Ovvero come un’affermazione corretta può portare a conclusioni fuorvianti o irrilevanti sul piano pratico
L’acqua pura, alla pressione atmosferica standard, approssimativamente quella al livello del mare, bolle teoricamente a 100 gradi Celsius (°C). Se vi si scioglie una sostanza non volatile, come il comune sale da cucina, la temperatura di ebollizione aumenta. Questa è una delle proprietà definite “colligative”: nelle soluzioni diluite dipendono dalla concentrazione delle particelle disciolte, anziché dalla loro natura chimica, mentre dipendono dal tipo di solvente.
L’aggiunta di sale da cucina all’acqua comporta un aumento della temperatura di ebollizione che si può stimare facilmente (vedi nota 1). Questa proprietà fisica è ben nota e viene talvolta richiamata nei consigli di cucina, soprattutto in Italia, paese che si vanta di essere la patria della pastasciutta al ragù, al pomodoro e con innumerevoli altri condimenti. Alcuni esperti di cucina suggeriscono di aggiungere il sale prima che l’acqua abbia raggiunto l’ebollizione e, soprattutto, prima di gettare la pasta, sostenendo che in questo modo la pasta cuocerà a una temperatura più alta. Il sale aumenta effettivamente la temperatura di ebollizione, ma questo avviene sia che venga aggiunto prima, sia che venga aggiunto dopo l’inizio dell’ebollizione, una volta che si è sciolto e l’acqua è tornata a bollire.
Se però facciamo i conti considerando una quantità tipica di circa 10 grammi di sale per litro d’acqua, l’aumento stimato è di circa 0,17 °C. È difficile pensare che un passaggio da circa 100 a 100,17 °C, poco meno di due decimi di grado, possa avere un effetto pratico significativo sul tempo necessario per portare l’acqua a ebollizione o sulla qualità finale della pastasciutta.
Un effetto molto più rilevante sulla cottura è invece quello dell’altitudine: a 1.000 metri di quota la temperatura di ebollizione dell’acqua scende a circa 97 °C, a 2.000 metri a circa 93 °C. Queste differenze hanno conseguenze ben più significative sulla cottura della pasta. In una normale pentola aperta, aumentare la fiamma non fa salire la temperatura dell’acqua in ebollizione: occorre prolungare la cottura (a meno di non ricorrere a una pentola a pressione, vedi nota 2).
Un fenomeno analogo, ma di segno opposto, riguarda il punto di congelamento dell’acqua pura, che alla pressione atmosferica standard è teoricamente di 0 °C. L’aggiunta di sale abbassa questa temperatura: il fenomeno viene sfruttato per favorire lo scioglimento della neve e del ghiaccio sulle strade in inverno. Le quantità distribuite possono, ad esempio, variare da 10 a 40 grammi per metro quadrato, a seconda delle condizioni. In questo caso, tuttavia, è difficile stimare anche approssimativamente la concentrazione del sale senza conoscere la quantità d’acqua presente. Per l’acqua, la costante crioscopica vale 1,86 °C kg mol⁻¹, più del triplo della costante ebullioscopica. A parità di concentrazione delle particelle in una soluzione diluita, l’abbassamento del punto di congelamento è quindi più di tre volte l’innalzamento del punto di ebollizione. L’efficacia pratica del sale sulle strade dipende però anche dalla concentrazione della soluzione che si forma e dalla temperatura: il solo valore maggiore della costante non basta a spiegarla.
Note
1) Per una soluzione diluita di un soluto non volatile, l’innalzamento della temperatura di ebollizione si può stimare con la formula:
ΔTb ≈ Kb m i
dove ΔTb è l’aumento della temperatura di ebollizione, Kb è la costante ebullioscopica del solvente (per l’acqua circa 0,51 °C kg mol⁻¹), m è la molalità del soluto, espressa in moli per chilogrammo di solvente, e i è il fattore di van ’t Hoff, che tiene conto del numero di particelle disciolte prodotte da ciascuna unità formula del soluto.
Consideriamo un litro d’acqua, approssimato a un chilogrammo, in cui abbiamo sciolto 10 grammi di cloruro di sodio (NaCl). Poiché la massa molare di NaCl è 58,44 g/mol, la quantità di sale è 10/58,44 ≈ 0,171 mol. Ogni unità formula dà origine a due ioni, Na⁺ e Cl⁻, e poiché i = 2, si ottengono quindi circa 0,342 mol di ioni per chilogrammo d’acqua. Ne segue:
ΔTb ≈ 2 × 0,51 × 0,171 ≈ 0,17 °C
Si tratta di una stima basata sul comportamento ideale di una soluzione diluita, non di un risultato esatto: le interazioni tra gli ioni producono scostamenti dall’idealità.
2) In una pentola a pressione si verifica un effetto ben più consistente, di segno opposto a quello dell’altitudine: l’aumento della pressione può portare la temperatura di ebollizione dell’acqua a circa 120 °C, a seconda della pressione di esercizio.
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