BAÑO REFRIGERANTE

Un baño refrigerante es una mezcla usada en un laboratorio cuando se necesitan temperaturas bajas, por ejemplo para la realización de reacciones químicas a baja temperatura (como cuando se desea el control cinético de la reacción), cuando se desea recuperar los líquidos altamente volátiles de una destilación, o en trampas frías. Generalmente consiste de un sólido que se funde o sublima a baja temperatura, o de un líquido que hierve a baja temperatura, mezclada con alguna otra sustancia que modula la temperatura del baño o mejora la conducción del calor.

Tipos

El baño refrigerante más simple y barato es la mezcla hielo/agua, que mantiene una temperatura de 0 °C. Para temperaturas menores, es común usar tres tipos de baños refrigerantes:

Hielo

Una mezcla de hielo y una sal inorgánica tal como el cloruro de sodio o cloruro de calcio puede proveer temperaturas cercanas a -40 °C. La temperatura depende de la cantidad y el tipo de sal usada, basado en el efecto de depresión del punto de fusión.

Hielo seco

Una mezcla de hielo seco y un solvente orgánico puede proveer temperaturas de hasta -78 °C.1

Nitrógeno líquido

El nitrógeno líquido, usado tal cual es, o con un solvente orgánico, puede proveer temperaturas hasta el punto de ebullición del N2 puro, −196 °C. La temperatura depende del punto de fusión del solvente orgánico.

Fig 1. Ambos matraces están sumergidos en un baño refrigerante de hielo seco/acetona (-78 °C), cuya temperatura es monitoreada por una termocupla

Ventajas y desventajas

Varios factores influyen en la elección de la composición del baño refrigerante. El primero es la disponibilidad — el hielo seco y el nitrógeno son comparativamente baratos, pero frecuentemento el hielo seco puede ser almacenado más fácilmente.
La toxicidad e inflamabilidad de la composición también importa. Por ejemplo, muchos solventes usados con el hielo seco son inflamables. Este problema se mitiga porque, a la temperatura de trabajo, la presión de vapor de la mayoría de estos solventes no es peligrosa.2 En muchos casos, se prefiere un solvente relativamente no tóxico, como acetona o éter dietílico en vez que otro más tóxico como el bromometano. Cuando ya no se necesita el baño refrigerante, los solventes de deshecho también necesitan ser almacenados o dispuestos para su descarte.
Generalmente se considera que el nitrógeno líquido es el mejor baño refrigerante, porque no es tóxico, es barato, y no deja residuos. Sin embargo, tiene la desventaja de ser suficientemente frío para condensar al oxígeno del aire. La co-condensación de solventes orgánicos y oxígeno es una mezcla potencialmente explosiva y debe ser evitada.