Sól topi lód zasadniczo dlatego, że dodawanie soli obniża punkt zamarzania wody. Jak to topi lód? Cóż, tak nie jest, chyba że z lodem jest trochę wody. Dobra wiadomość jest taka, że nie potrzebujesz kałuży wody, aby osiągnąć efekt. Lód jest zwykle powlekany cienkim filmem płynnej wody, która wystarczy.
Czysta woda zamarza w 0 ° C. Woda z solą (lub dowolna inna substancja w nim zawarta) zamarznie w nieco niższej temperaturze. To, jak niska będzie ta temperatura, zależy od środek odladzający. Jeśli umieścisz sól na lodzie w sytuacji, gdy temperatura nigdy nie osiągnie nowego punktu zamarzania roztworu słonej wody, nie zobaczysz żadnych korzyści. Na przykład podrzucając sól kuchenną (chlorek sodu) na lodzie, gdy temperatura spadnie do 0 ° F, nie zrobi nic poza pokryciem lodu warstwą soli. Z drugiej strony, jeśli położysz tę samą sól na lodzie w temperaturze 15 ° F, sól będzie w stanie temu zapobiec Topniejący lód z ponownego zamrażania. Chlorek magnezu działa do 5 ° F, podczas gdy chlorek wapnia działa do -20 ° F.
Kluczowe rzeczy na wynos: jak sól topi lód
- Sól topi lód i pomaga zapobiegać ponownemu zamarzaniu wody poprzez obniżenie temperatury zamarzania wody. Zjawisko to nazywane jest obniżeniem temperatury krzepnięcia.
- Sól pomaga tylko wtedy, gdy dostępna jest odrobina płynnej wody. Sól musi rozpuścić się w jony, aby mogła działać.
- Różne rodzaje soli są stosowane jako środki odladzające. Im więcej cząstek (jonów) powstaje, gdy sól się rozpuszcza, tym bardziej obniża temperaturę zamarzania.
Jak to działa
Sól (NaCl) rozpuszcza się w jonach w wodzie Na+ i Cl-. Jony rozpraszają się w wodzie i blokują molekuły wody przed dostaniem się wystarczająco blisko siebie i we właściwej orientacji, aby zorganizować się w postać stałą (lód). Lód pochłania energię z otoczenia i przechodzi przemianę fazową ze stałej w ciekłą. Może to spowodować ponowne zamrożenie czystej wody, ale sól w wodzie zapobiega jej zamienianiu się w lód. Jednak woda staje się zimniejsza niż była. Temperatura może spaść poniżej punktu zamarzania czystej wody.
Dodanie wszelkich zanieczyszczeń do cieczy obniża jej punkt zamarzania. Natura związku nie ma znaczenia, ale ważna jest liczba cząstek, w które rozpada się w cieczy. Im więcej wytwarzanych cząstek, tym większe obniżenie temperatury krzepnięcia. Rozpuszczanie cukru w wodzie obniża zatem temperaturę zamarzania wody. Cukier po prostu rozpuszcza się w pojedyncze cząsteczki cukru, więc jego wpływ na punkt zamarzania jest mniejszy niż w przypadku dodania równej ilości soli, która rozpada się na dwie cząsteczki. Sole, które rozpadają się na więcej cząstek, takie jak chlorek magnezu (MgCl2) mają jeszcze większy wpływ na punkt zamarzania. Chlorek magnezu rozpuszcza się w trzech jonach - jednym kationie magnezu i dwóch anionach chlorkowych.
Z drugiej strony, dodanie niewielkiej ilości nierozpuszczalnych cząstek może faktycznie pomóc w zamarznięciu wody wyższy temperatura. Chociaż występuje pewne obniżenie temperatury krzepnięcia, jest ono zlokalizowane w pobliżu cząstek. Cząsteczki działają jak miejsca zarodkowania, które umożliwiają tworzenie się lodu. Jest to przesłanka tworzenia płatków śniegu w chmurach i tego, jak ośrodki narciarskie wytwarzają śnieg, gdy jest nieco ocieplający niż marznący.
- Możesz zademonstrować efekt obniżenie punktu zamarzania sam, nawet jeśli nie masz pod ręką lodowatego chodnika. Jednym ze sposobów jest stworzenie własnego lody w baggie, gdzie dodanie soli do wody tworzy mieszaninę tak zimną, że może zamrozić smakołyk.
- Jeśli chcesz tylko zobaczyć przykład jak zimny lód i sól mogą się dostać, zmieszaj 33 uncje soli ze 100 uncji pokruszonego lodu lub śniegu. Bądź ostrożny! Mieszanina będzie miała temperaturę około -6 ° F (-21 ° C), co jest wystarczająco zimne, aby dać ci odmrożenie, jeśli trzymasz ją zbyt długo.
- Lepsze zrozumienie obniżenia temperatury krzepnięcia poprzez zbadanie efektu rozpuszczenia różnych substancji w wodzie i odnotowanie temperatury wymaganej do jej zamrożenia. Dobrymi przykładami substancji do porównania są sól kuchenna (chlorek sodu), chlorek wapnia i cukier. Sprawdź, czy możesz rozpuścić równe masy każdej substancji w wodzie, aby uzyskać rzetelne porównanie. Chlorek sodu rozpada się na dwa jony w wodzie. Chlorek wapnia tworzy trzy jony w wodzie. Cukier rozpuszcza się w wodzie, ale nie rozpada się na jony. Wszystkie te substancje obniżą punkt zamarzania wody.
- Przejdź eksperyment o krok dalej, badając podniesienie temperatury wrzenia, kolejną koligatywną właściwość materii. Dodanie cukru, soli lub chlorku wapnia zmieni temperaturę wrzenia wody. Czy efekt jest mierzalny?