Kako sol rastopi led i sprečava vodu od smrzavanja

Sol rastopi led u osnovi jer dodajući sol spušta točka smrzavanja vode. Kako se to rastopi u ledu? Pa, ne može, osim ako ima malo vode s ledom. Dobra vijest je da vam ne treba bazen s vodom da biste postigli učinak. Led je obično obložen s tankim filmom tekuće vode, što je sve potrebno.

Čista voda se smrzava na 0 ° C pri 32 ° F. Voda sa solju (ili bilo koja druga tvar u njemu) smrznut će se na nižoj temperaturi. Koliko će ta temperatura biti niska, ovisi o temperaturi zraka sredstvo za uklanjanje leda. Ako staviš sol na ledu u situaciji kada se temperatura nikada neće popeti na novu točku smrzavanja otopine slane vode, nećete vidjeti nikakve koristi. Na primjer, bacanje kuhinjske soli (natrijev klorid) na ledu kad je 0 ° F neće učiniti ništa više nego obložiti led slojem soli. S druge strane, ako istu sol stavite na led pri 15 ° F, sol će je moći spriječiti LED koji se topi od ponovnog smrzavanja. Magnezijev klorid djeluje do 5 ° F dok kalcijev klorid djeluje do -20 ° F.

Ključni postupci: kako sol topi led

Sol (NaCl) se otapa u ionima u vodi, Na⁺ i Cl^-. Ioni se difuzno vode u cijeloj vodi i blokiraju molekule vode da se dovoljno zbliže i u ispravnoj orijentaciji organiziraju u čvrsti oblik (led). Led apsorbira energiju iz svoje okoline kako bi prošao fazni prijelaz iz krute u tekuću. To bi moglo dovesti do ponovne zamrzavanja čiste vode, ali sol u vodi sprečava je da se pretvori u led. Međutim, voda postaje hladnija nego što je bila. Temperatura se može spustiti ispod točke smrzavanja čiste vode.

Dodavanje bilo kakve nečistoće tekućini smanjuje njezinu točku smrzavanja. Priroda spoja nije bitna, ali bitan je broj čestica koje razgrađuje u tekućini. Što više čestica nastane, veća je depresija ledišta. Dakle, otapanje šećera u vodi također smanjuje tačku smrzavanja vode. Šećer se jednostavno otapa u pojedinačne molekule šećera, tako da je njegov utjecaj na točku smrzavanja manji nego što biste postigli dodavanjem jednake količine soli koja se raspada na dvije čestice. Soli koje se raspadaju na više čestica, poput magnezijevog klorida (MgCl₂) imaju još veći učinak na točku smrzavanja. Magnezijev klorid se otapa u tri iona - jedan magnezijev kation i dva kloridna aniona.

S druge strane, dodavanje malene količine netopljivih čestica zapravo može pomoći u zamrzavanju vode viši temperatura. Iako postoji malo depresije ledišta, ona je lokalizirana u blizini čestica. Čestice djeluju kao mjesta nukleacije koja omogućuju stvaranje leda. To je pretpostavka koja stoji iza stvaranja snježnih pahulja u oblacima i kako skijališta prave snijeg kad je malo zagrijavanje nego smrzavanje.

• Možete pokazati učinak depresija ledišta sebe, čak i ako nemate ledeni pločnik. Jedan od načina je da napravite svoje sladoled u baggie, Ako dodavanjem soli vodi napravite tako hladnu smjesu da može zamrznuti vašu poslasticu.
• Ako samo želite vidjeti primjer koliko hladnog leda i soli možete dobiti, pomiješajte 33 unce soli sa 100 unci zdrobljenog leda ili snijega. Budi oprezan! Smjesa će biti oko -6 ° F (-21 ° C), što je dovoljno hladno da vam omogući smrzavanje ako ga predugo držite.
• Steknite bolje razumijevanje depresije ledišta ispitujući učinak otapanja različitih tvari u vodi i primijetivši temperaturu potrebnu za zamrzavanje. Dobri primjeri tvari za usporedbu su stolna sol (natrijev klorid), kalcijev klorid i šećer. Pogledajte možete li otopiti jednake mase svake tvari u vodi kako biste dobili fer usporedbu. Natrijev klorid razgrađuje se u dva iona u vodi. Kalcijev klorid tvori tri iona u vodi. Šećer se otapa u vodi, ali ne razbija se ni u ionima. Sve ove tvari smanjit će tačku smrzavanja vode.
• Napravite eksperiment korak dalje istražujući nadmorsku točku vrelišta, još jedno kolizijsko svojstvo materije. Dodavanje šećera, soli ili kalcijevog klorida promijenit će temperaturu na kojoj voda ključa. Je li učinak mjerljiv?