Jak sůl taje led a brání vodě z mrazu

Sůl tají led v podstatě proto přidání soli snižuje bod tuhnutí vody. Jak se tento topí led? No, není, pokud není k dispozici trochu vody s ledem. Dobrou zprávou je, že k dosažení tohoto účinku nepotřebujete kaluž vody. Led je obvykle potažen s tenkým filmem tekuté vody, což je vše, co je potřeba.

Čistá voda zamrzne při 0 ° C. Voda se solí (nebo jakákoli jiná látka v něm) zamrzne při nižší teplotě. Jak nízká bude tato teplota, závisí na odmrazovací prostředek. Pokud dáte sůl na ledu v situaci, kdy se teplota nikdy nedostane až k novému bodu tuhnutí roztoku slané vody, neuvidíte žádnou výhodu. Například hodící stolní sůl (chlorid sodný) na led, když je 0 ° F, neudělá nic jiného než pokrytí ledu vrstvou soli. Na druhou stranu, pokud dáte stejnou sůl na led při 15 ° F, sůl bude moci zabránit tající led před opětovným zmrazením. Chlorid hořečnatý pracuje až do 5 ° F, zatímco chlorid vápenatý pracuje až do -20 ° F.

Klíčové cesty: Jak sůl roztaje led

Sůl (NaCl) se rozpustí ve svých iontech ve vodě, Na⁺ a Cl^-. Ionty se rozptýlí po vodě a blokují molekuly vody tak, aby se dostaly dostatečně blízko sebe a ve správné orientaci, aby se uspořádaly do pevné formy (led). Led absorbuje energii ze svého okolí, aby podstoupil fázový přechod z pevné látky do kapaliny. To by mohlo způsobit opětovné zmrazení čisté vody, ale sůl ve vodě jí brání v přeměně na led. Voda je však chladnější než byla. Teplota může klesnout pod bod mrazu čisté vody.

Přidání jakékoli nečistoty do kapaliny snižuje její bod tuhnutí. Povaha sloučeniny nezáleží, ale počet částic, do kterých se v kapalině vnikne, je důležitý. Čím více vzniklých částic, tím větší je deprese bodu tuhnutí. Rozpuštění cukru ve vodě také snižuje bod tuhnutí vody. Cukr se jednoduše rozpustí v jednotlivých molekulách cukru, takže jeho účinek na bod tuhnutí je menší, než kdybyste přidali stejné množství soli, která se rozpadne na dvě částice. Soli, které se štěpí na více částic, jako je chlorid hořečnatý (MgCl₂) mají ještě větší vliv na bod tuhnutí. Chlorid hořečnatý se rozpustí ve tři ionty - jeden kationt hořčíku a dva chloridové anionty.

Na druhou stranu, přidání malého množství nerozpustných částic může ve skutečnosti pomoci zmrazit vodu v a vyšší teplota. Zatímco tam je trochu deprese bodu mrazu, je to lokalizováno v blízkosti částic. Částice fungují jako nukleační místa, která umožňují tvorbu ledu. To je předpoklad vzniku sněhových vloček v mracích a toho, jak lyžařská střediska vytvářejí sníh, když je mírně zahřívající než mrzne.

• Můžete prokázat účinek deprese bodu mrazu sami, i když nemáte po ruce ledový chodník. Jedním ze způsobů je vytvořit si svůj vlastní zmrzlina v baggie, kde přidání soli do vody vytvoří směs tak chladnou, že může zmrazit vaše ošetření.
• Pokud chcete jen vidět příklad o tom, jak se může dostat studený led plus sůl, smíchejte 33 uncí soli se 100 uncí drceného ledu nebo sněhu. Buď opatrný! Směs bude asi -16 ° F (-21 ° C), což je dost chladno, aby vám omrzlinu, pokud ji držíte příliš dlouho.
• Lepší pochopení deprese bodu mrznutí získáte zkoumáním účinku rozpouštění různých látek ve vodě a zaznamenáním teploty potřebné k jejímu zmrazení. Dobrými příklady látek, které se mají porovnat, jsou stolní sůl (chlorid sodný), chlorid vápenatý a cukr. Podívejte se, zda můžete rozpustit stejné množství každé látky ve vodě, abyste získali spravedlivé srovnání. Chlorid sodný se ve vodě rozpadne na dva ionty. Chlorid vápenatý tvoří ve vodě tři ionty. Cukr se rozpustí ve vodě, ale nerozpadá se na žádné ionty. Všechny tyto látky snižují bod tuhnutí vody.
• Pokuste se o další krok zkoumáním zvýšení bodu varu, což je další koligativní vlastnost hmoty. Přidání cukru, soli nebo chloridu vápenatého změní teplotu, při které voda vaří. Je účinek měřitelný?