Sådan smelter salt is og forhindrer, at vand fryser

Salt smelter is hovedsageligt fordi tilsætning af salt sænker frysepunktet for vandet. Hvordan smelter denne is? Det gør det ikke, medmindre der er lidt vand til rådighed med isen. Den gode nyhed er, at du ikke har brug for en pulje med vand for at opnå effekten. Is er typisk belagt med en tynd film med flydende vand, hvilket er alt, hvad det kræver.

Rent vand fryser ved 0 ° C. Vand med salt (eller ethvert andet stof deri) fryser ved en lavere temperatur. Hvor lav denne temperatur vil være afhænger af afisningsmiddel. Hvis du lægger salt på is i en situation, hvor temperaturen aldrig vil komme op til det nye frysepunkt i saltvandsløsningen, vil du ikke se nogen fordel. For eksempel kaste bordsalt (natriumchlorid) på is, når det er 0 ° F, gør ikke andet end at belægge isen med et lag salt. På den anden side, hvis du lægger det samme salt på is ved 15 ° F, vil saltet være i stand til at forhindre smeltende is fra frysning. Magnesiumchlorid virker ned til 5 ° F, mens calciumchlorid virker ned til -20 ° F.

Key takeaways: Hvordan salt smelter is

Salt (NaCl) opløses i dets ioner i vand, Na⁺ og Cl^-. Iionerne diffunderer i vandet og blokerer vandmolekylerne fra at komme tæt nok sammen og i den rigtige orientering til at organisere sig i den faste form (is). Is absorberer energi fra omgivelserne for at gennemgå faseovergangen fra faststof til væske. Dette kan forårsage, at rent vand fryser ned, men saltet i vandet forhindrer, at det omdannes til is. Dog bliver vandet koldere, end det var. Temperaturen kan falde under frysepunktet for rent vand.

At tilføje enhver urenhed til en væske sænker dens frysepunkt. Forbindelsens art betyder ikke noget, men antallet af partikler, det bryder ind i væsken, er vigtigt. Jo flere partikler der produceres, jo større er frysepunktets depression. Så opløsning af sukker i vand sænker også frysepunktet for vand. Sukker opløses simpelthen i enkelt sukkermolekyler, så dens virkning på frysepunktet er mindre, end du får tilsat en lige stor mængde salt, der bryder i to partikler. Salte, der bryder i flere partikler, som magnesiumchlorid (MgCl₂) har en endnu større effekt på frysepunktet. Magnesiumchlorid opløses i tre ioner - en magnesiumkation og to kloridioner.

På flip siden kan tilsætning af en lille mængde uopløselige partikler faktisk hjælpe vandfrysningen ved a højere temperatur. Mens der er en smule frysepunktdepression, er den lokaliseret nær partiklerne. Partiklerne fungerer som nukleasionssteder, der muliggør isdannelse. Dette er forudsætningen bag dannelsen af ​​snefnug i skyer, og hvordan skisportssteder skaber sne, når det er lidt opvarmning end frysning.

• Du kan demonstrere effekten af frysepunkt depression dig selv, selvom du ikke har et iskaldt fortov praktisk. En måde er at lave din egen is i en baggie, hvor tilsætning af salt til vand producerer en blanding, der er så kold, at den kan fryse din godbid.
• Hvis du bare vil se en eksempel af, hvor kold is plus salt kan få, bland 33 ounces salt med 100 oun knust is eller sne. Vær forsigtig! Blandingen vil være ca. -21 ° C, hvilket er koldt nok til at give dig forfrysning, hvis du holder den for længe.
• Få en bedre forståelse af frysepunktdepression ved at undersøge virkningen af ​​at opløse forskellige stoffer i vand og notere den temperatur, der kræves for at fryse den. Gode ​​eksempler på stoffer til sammenligning er bordsalt (natriumchlorid), calciumchlorid og sukker. Se om du kan opløse lige store masser af hvert stof i vandet for at få en retfærdig sammenligning. Natriumchlorid bryder i to ioner i vand. Calciumchlorid danner tre ioner i vand. Sukker opløses i vand, men det bryder ikke ned i nogen ioner. Alle disse stoffer sænker frysepunktet for vand.
• Tag eksperimentet et skridt videre ved at udforske kogepunktshøjde, en anden materielle egenskaber. Tilsætning af sukker, salt eller calciumchlorid ændrer temperaturen, hvormed vand koges. Er effekten målbar?