¿Qué pasa cuando calentamos una disolución de agua con sal?

El Comportamiento de una Disolución Salina al Calentarse: Más Allá de la Simple Evaporación

Cuando sometemos una disolución acuosa de sal (cloruro de sodio, NaCl, siendo el más común) a un proceso de calentamiento, observamos un fenómeno aparentemente sencillo pero que involucra diferentes principios físicos y químicos. A primera vista, podríamos pensar que simplemente estamos hirviendo agua con sal. Sin embargo, la realidad es un poco más compleja y rica en matices.

El punto de partida es comprender que la disolución de sal en agua es una mezcla homogénea, donde las moléculas de agua actúan como disolvente y los iones de sodio (Na+) y cloruro (Cl-) provenientes de la sal se dispersan uniformemente en ella. Esta dispersión se debe a la atracción electrostática entre las moléculas polares del agua y los iones de la sal, superando las fuerzas cohesivas que mantienen unidas la red cristalina de la sal en estado sólido.

Al aplicar calor, estamos aumentando la energía cinética de las moléculas en la disolución. Esta energía adicional se manifiesta principalmente en un incremento en la velocidad de las moléculas de agua. Conforme la temperatura aumenta, estas moléculas adquieren la energía suficiente para vencer las fuerzas de atracción intermoleculares y escapar a la fase gaseosa, proceso que conocemos como evaporación.

Aquí reside un punto crucial: la sal, a diferencia del agua, tiene un punto de ebullición extremadamente alto (alrededor de 1413 °C para el cloruro de sodio). Esto significa que, a las temperaturas que normalmente alcanzamos al calentar agua en la cocina (100 °C o menos), la sal permanece en estado disuelto. En otras palabras, la sal no se evapora junto con el agua.

A medida que el agua se evapora, el volumen de la disolución disminuye, pero la cantidad de sal disuelta permanece constante. Esto conduce a un aumento progresivo en la concentración de la sal en la disolución restante. Imaginemos un recipiente con una disolución de agua y sal; al calentarla, el agua se va en forma de vapor, pero la sal se queda, ocupando cada vez menos volumen de agua.

Este proceso de concentración continúa hasta que se alcanza un punto crítico: la saturación. La saturación se define como la concentración máxima de sal que el agua puede disolver a una temperatura dada. Cuando la concentración de la sal en la disolución supera este límite, la sal comienza a precipitar, es decir, a formar cristales sólidos que se separan de la disolución. Estos cristales pueden observarse como pequeños depósitos en el fondo y las paredes del recipiente.

La velocidad a la que se evapora el agua y, por ende, la velocidad a la que se concentra la sal, depende de varios factores. La temperatura es un factor primordial: cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la evaporación. Otro factor importante es la superficie expuesta de la disolución: una mayor superficie permite una mayor evaporación. La humedad ambiental también juega un papel importante, ya que un ambiente más seco facilita la evaporación.

Finalmente, al dejar que todo el agua se evapore por completo, el residuo que queda es sal sólida, ahora mucho más concentrada que al inicio del proceso. Es importante destacar que, a lo largo de todo este proceso, no se produce ninguna reacción química entre el agua y la sal. Simplemente estamos separando los componentes de una mezcla por medio de un cambio de fase (evaporación) y un cambio en la solubilidad (precipitación).

En resumen, calentar una disolución de agua con sal es un ejemplo sencillo pero ilustrativo de principios físicos y químicos fundamentales, como la evaporación, la solubilidad, la saturación y la concentración. Nos permite observar cómo las propiedades de las sustancias, como sus puntos de ebullición, influyen en su comportamiento cuando se someten a cambios de temperatura, resultando en un proceso de separación física que conduce a un residuo salino más concentrado.