Le sel empêche-t-il l'eau de geler ?

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Le sel est un antigel bon marché. Les chimistes expliquent qu’un mélange que l’on chauffe commence à bouillir à une température plus élevée que ne le ferait chacun des constituants pris séparément. De même, lorsqu’on le refroidit, il commence à geler à une température plus faible. L’abaissement du point de cristallisation de l’eau dépend des quantités respectives de glace et de sel. L’eau ne mer, qui renferme en moyenne 35,5 g de sel par litre, gèle vers -2 °C, mais on peut atteindre -21 °C avec une solution saturée.
La clé du comportement de l’eau est à rechercher au niveau microscopique. La glace est un ensemble ordonné de molécules d’eau, qui constituent un véritable réseau cristallin. Des liaisons hydrogène rigidifient l’ensemble, entravant agitation thermique des molécules. Dans l’eau liquide en revanche, la plupart des molécules sont libres de se mouvoir les unes par rapport aux autres et les faisons hydrogène sont moins nombreuses. Quand on ajoute du sel, les ions chlorure, chargés négativement, s’entourent de molécules d’eau dont ils attirent les hydrogènes, qui portent une légère charge positive. Les ions sodium, chargés positivement, s’entourent de molécules d’eau, en interagissant cette fois avec les oxygènes, qui ont tendance à se charger négativement. Ce processus s’oppose a la formation de nouvelles liaisons hydrogène et empêche les molécules d’eau de se figer ensemble. Les ions du sel s’interposant entre les molécules d’eau, il faut des températures plus faibles pour obtenir de la glace.
Les cristaux qui se dégagent sont de glace pure .Ce n’est que lorsque la solution
est saturée qu’elle se solidifie d’un seul coup. L’examen au microscope révèle alors un enchevêtrement de cristaux de glace et de cristaux de sel.

Le sel fait-il fondre la glace ?

Oui, si la température ne descend pas en dessous de -21 °C, limite théorique. En hiver, dans nos régions, les températures extérieures sont rarement aussi basses et lorsque l’on jette du sel sur la glace, celle-ci fond. Le sel se dissout dans l’eau et il se forme une saumure. En Alaska, en revanche, il ne servirait pas à grand-chose de saler les routes.
Les mélanges de glace et de sel sont parfois utilisés comme mélanges réfrigérants car leur fusion pompe de la chaleur à l’extérieur. Nos grands-mères utilisaient ce procédé pour fabriquer des crèmes glacées à l’époque ou l’on ne disposait pas de réfrigérateurs. Elles entouraient leur préparation d’un mélange de glace et de sel
de cuisine, ce qui leur permettait d’obtenir facilement des températures bien inférieures à 0 °C. Deux parties en masse de glace pilée ou de neige avec une partie de sel marin et le thermomètre descendait à près de -20 °C !
Au niveau microscopique, les ions chlorure et les ions sodium apportés par le sel attirent les molécules d’eau présentes dans la glace, pour lesquelles ils ont une grande affinité. Le réseau cristallin se disloque. L’énergie nécessaire à la fusion de la glace a été empruntée à l’environnement (préparation culinaire, atmosphère, route…), au prix d’une diminution de l’agitation thermique des molécules avoisinantes.