Ako soľ topí ľad a zabraňuje vode z mrazu

Soľ topí ľad v podstate preto pridanie soli znižuje bod tuhnutia vody. Ako sa topí ľad? Nie, pokiaľ nie je k dispozícii trochu vody s ľadom. Dobrou správou je, že na dosiahnutie tohto účinku nepotrebujete kaluž vody. Ľad je zvyčajne pokrytý vrstvou s tenkým filmom tekutej vody, čo je všetko.

Čistá voda zamrzne pri 0 ° C. Voda so soľou (alebo akákoľvek iná látka v ňom) zamrzne pri nižšej teplote. Ako nízka bude táto teplota, závisí od teploty odmrazovací prostriedok. Ak dáte soľ na ľade v situácii, keď teplota nikdy nedosiahne nový bod tuhnutia roztoku slanej vody, neuvidíte žiadne výhody. Napríklad hodenú stolovú soľ (chlorid sodný) na ľad, keď je to 0 ° F, nebude to nič iné, ako pokryť ľad vrstvou soli. Na druhú stranu, ak dáte rovnakú soľ na ľad pri 15 ° F, soľ bude schopná zabrániť topiaci sa ľad zo zmrazenia. Chlorid horečnatý pracuje na 5 ° F, zatiaľ čo chlorid vápenatý na -20 ° F.

Kľúčové cesty: Ako soľ topí ľad

Soľ (NaCl) sa rozpúšťa na ióny vo vode, Na⁺ a Cl^-. Ióny sa rozptyľujú vo vode a blokujú molekuly vody tak, aby sa navzájom priblížili a správne zorientovali, aby sa usporiadali do tuhej formy (ľad). Ľad absorbuje energiu zo svojho okolia a prechádza fázovým prechodom z tuhej látky na tekutinu. To by mohlo spôsobiť opätovné zmrazenie čistej vody, ale soľ vo vode bráni jej premene na ľad. Voda je však chladnejšia ako bola. Teplota môže klesnúť pod bod mrazu čistej vody.

Pridanie akejkoľvek nečistoty do kvapaliny zníži jej bod tuhnutia. Povaha zlúčeniny nie je dôležitá, ale dôležitý je počet častíc, ktoré sa v kvapaline rozpadnú. Čím viac častíc sa vytvorí, tým väčšie je zníženie bodu tuhnutia. Rozpustenie cukru vo vode teda tiež znižuje bod tuhnutia vody. Cukor sa jednoducho rozpustí v jednotlivých molekulách cukru, takže jeho účinok na bod tuhnutia je menší, ako by ste pridali rovnaké množstvo soli, ktorá sa rozpadne na dve častice. Soli, ktoré sa rozpadnú na viac častíc, ako je chlorid horečnatý (MgCl₂) majú ešte väčší vplyv na bod tuhnutia. Chlorid horečnatý sa rozpúšťa na tri ióny - jeden katión horčíka a dva chloridové anióny.

Na druhej strane, pridanie malého množstva nerozpustných častíc môže skutočne pomôcť zamrznutiu vody pri a vyššia teplotu. Aj keď je tu trochu depresie, je lokalizovaná v blízkosti častíc. Častice pôsobia ako nukleačné miesta, ktoré umožňujú tvorbu ľadu. To je predpoklad vzniku snehových vločiek v oblakoch a toho, ako lyžiarske strediská vytvárajú sneh, keď je mierne teplo ako mrzne.

• Môžete preukázať účinok depresia bodu tuhnutia sami, aj keď nemáte po ruke ľadový chodník. Jedným zo spôsobov je vytvoriť si vlastný zmrzlina v baggie, kde pridanie soli do vody vytvorí takú studenú zmes, že vám môže zamrznúť.
• Ak chcete vidieť iba príklad ako sa môže získať studený ľad plus soľ, zmiešajte 33 uncí soli so 100 uncami drveného ľadu alebo snehu. Buď opatrný! Táto zmes bude mať teplotu asi -6 ° F (-21 ° C), čo je dosť chladno, aby ste ju dostali omrzliny, ak ju budete držať príliš dlho.
• Lepšie porozumenie poklesu bodu tuhnutia skúmaním účinku rozpustenia rôznych látok vo vode a zaznamenaním teploty potrebnej na jeho zmrazenie. Dobrými príkladmi látok na porovnanie sú stolová soľ (chlorid sodný), chlorid vápenatý a cukor. Uvidíte, či môžete rozpustiť rovnaké množstvo každej látky vo vode, aby ste získali spravodlivé porovnanie. Chlorid sodný sa vo vode rozpadne na dva ióny. Chlorid vápenatý tvorí tri ióny vo vode. Cukor sa rozpúšťa vo vode, ale nerozpadá sa na žiadne ióny. Všetky tieto látky znižujú bod tuhnutia vody.
• Urobte experiment ďalej a skúste zvýšiť teplotu varu, čo je ďalšia koligatívna vlastnosť látky. Pridaním cukru, soli alebo chloridu vápenatého sa zmení teplota, pri ktorej voda vrie. Je účinok merateľný?