Un cryoscope est un instrument scientifique utilisé dans les laboratoires de recherche et industriels pour déterminer le point de congélation d’un liquide ou d’une solution. La cryoscopie, la mesure du point de congélation, est souvent utilisée pour déterminer la concentration d’une solution ou la quantité de soluté qui a été dissous dans un solvant. Étant donné que le point de congélation change proportionnellement à la quantité de soluté dissous dans la solution, un cryoscope peut aider les chercheurs à déterminer la concentration avec une grande précision. Cette technique est particulièrement utilisée dans l’industrie laitière, où des points de congélation plus ou moins élevés fournissent souvent des informations importantes sur la qualité du lait.
Afin de déterminer le point de congélation, le cryoscope utilise un principe appelé surfusion. Lorsqu’une solution est surfondue, sa température est abaissée au-delà de son point de congélation sans qu’elle ne gèle. La solution reste dans sa phase liquide car il n’y a pas de germe de cristal ou de structure autour duquel elle peut cristalliser. Lorsqu’une structure est introduite ou que la solution est agitée mécaniquement, elle se solidifie soudainement.
Une fois qu’une solution d’échantillon est placée dans le cryoscope, l’appareil insère une sonde de température et une tige d’agitation dans la solution et commence à la refroidir. Finalement, la température de la solution dépasse son point de congélation lorsqu’elle est surfondue à un niveau spécifique. Une fois la solution surfondue, la tige d’agitation agite le liquide, provoquant un gel brutal. La chaleur libérée lors de la réaction de cristallisation de la congélation, connue sous le nom de chaleur de fusion, fait remonter la température de la solution jusqu’à son point de congélation, où elle se stabilise pendant un intervalle de temps avant de redescendre. Le cryoscope effectue sa mesure pendant ce plateau, lorsque la température de la solution est précisément à son point de congélation.
Les cryoscopes sont largement utilisés dans l’industrie laitière pour déterminer la qualité du lait. Bien que le point de congélation du lait varie en fonction du type d’animal, de son régime alimentaire et de sa race, les organismes de réglementation de l’industrie ont déterminé un point de congélation acceptable pour le lait de vache non contaminé et non dilué. Les cryoscopes utilisent ce point comme étalon pour l’étalonnage. S’il est déterminé que le point de congélation de l’échantillon de lait est plus chaud que la norme, il a probablement été dilué, c’est-à-dire que de l’eau y a été ajoutée. Les échantillons de lait qui ont un point de congélation plus froid que la norme peuvent être contaminés ou acides.
L’ajout de solutés tels que ceux que l’on trouve dans le lait rend plus difficile la congélation de l’eau – en d’autres termes, ils abaissent le point de congélation et la solution gèle à une température plus froide. Plus d’eau, d’autre part, signifie que la solution gèle à une température plus élevée – son point de congélation est élevé, car il est plus facile à congeler. En comparant les points de congélation des échantillons de lait, les cryoscopes peuvent déterminer non seulement si de l’eau a été ajoutée au lait, mais aussi exactement combien d’eau a été ajoutée. Les laboratoires industriels utilisent ces mesures pour surveiller et maintenir la qualité du lait.