Hvordan salt smelter is og forhindrer at vann fryser

Salt smelter is hovedsakelig fordi tilsett salt senker frysepunktet for vannet. Hvordan smelter denne isen? Det gjør det ikke, med mindre det er litt vann tilgjengelig med isen. Den gode nyheten er at du ikke trenger et basseng med vann for å oppnå effekten. Is er vanligvis belagt med en tynn film med flytende vann, som er alt du trenger.

Rent vann fryser ved 0 ° C. Vann med salt (eller et hvilket som helst annet stoff i det) vil fryse ved noe lavere temperatur. Hvor lav denne temperaturen vil være, avhenger av avisingsmiddel. Hvis du legger salt på is i en situasjon der temperaturen aldri vil komme opp til det nye frysepunktet for saltvannsløsningen, vil du ikke se noen fordel. For eksempel å kaste bordsalt (natriumklorid) på isen når den er 0 ° F, vil ikke gjøre noe mer enn å belegge isen med et lag salt. På den annen side, hvis du legger det samme saltet på is ved 15 ° F, vil saltet være i stand til å forhindre issmelting fra frysing. Magnesiumklorid virker ned til 5 ° F mens kalsiumklorid virker ned til -20 ° F.

Key Takeaways: How Salt Smelt Ice

Salt (NaCl) løses opp i ionene i vann, Na⁺ og Cl^-. Ionene diffunderer i hele vannet og blokkerer vannmolekylene fra å komme tett nok sammen og i riktig orientering til å organisere seg i den faste formen (is). Is absorberer energi fra omgivelsene for å gjennomgå faseovergangen fra faststoff til væske. Dette kan føre til at rent vann fryser igjen, men saltet i vannet forhindrer at det blir til is. Imidlertid blir vannet kaldere enn det var. Temperaturen kan falle under frysepunktet for rent vann.

Å tillegge enhver væske urenhet senker frysepunktet. Arten av forbindelsen spiller ingen rolle, men antallet partikler det bryter inn i væsken er viktig. Jo flere partikler som blir produsert, jo større er frysepunktets depresjon. Så, å løse opp sukker i vann senker også frysepunktet til vann. Sukker løses ganske enkelt opp i enkelt sukkermolekyler, så effekten på frysepunktet er mindre enn du vil tilsette en like stor mengde salt, som bryter i to partikler. Salter som bryter i flere partikler, som magnesiumklorid (MgCl₂) har en enda større effekt på frysepunktet. Magnesiumklorid løses opp i tre ioner - en magnesiumkation og to kloridanioner.

På baksiden, kan tilsetning av en liten mengde uoppløselige partikler faktisk hjelpe vann å fryse på høyere temperatur. Selv om det er litt frysepunktdepresjon, er det lokalisert nær partiklene. Partiklene fungerer som kjernestillingssteder som tillater isdannelse. Dette er forutsetningen bak dannelsen av snøfnugg i skyer og hvordan skianlegg lager snø når det er litt varmere enn iskaldt.

• Du kan demonstrere effekten av frysepunkt depresjon deg selv, selv om du ikke har et isete fortau praktisk. En måte er å lage dine egne is i en baggie, hvor du tilfører salt til vann en blanding så kald at den kan fryse godbiten.
• Hvis du bare vil se en eksempel om hvor kald is pluss salt kan bli, bland 33 gram salt med 100 gram knust is eller snø. Vær forsiktig! Blandingen vil være ca. -21 ° C, som er kald nok til å gi deg frostskader hvis du holder den for lenge.
• Få en bedre forståelse av frysepunktdepresjon ved å undersøke effekten av å løse opp forskjellige stoffer i vann og merke temperaturen som kreves for å fryse den. Gode ​​eksempler på stoffer å sammenligne er bordsalt (natriumklorid), kalsiumklorid og sukker. Se om du kan løse opp like masser av hvert stoff i vannet for å få en rettferdig sammenligning. Natriumklorid brytes i to ioner i vann. Kalsiumklorid danner tre ioner i vann. Sukker løses opp i vann, men det bryter ikke inn i noen ioner. Alle disse stoffene vil senke frysepunktet for vann.
• Ta eksperimentet et skritt videre ved å utforske høyden av kokepunktet, en annen materiells kolligative egenskap. Tilsetning av sukker, salt eller kalsiumklorid vil endre temperaturen som vannet koker til. Er effekten målbar?