Hur salt smälter is och förhindrar att vatten fryser

Salt smälter is huvudsakligen för tillsätt salt sänker fryspunkten för vattnet. Hur smälter denna is? Det gör det inte, såvida det inte finns lite vatten med isen. Den goda nyheten är att du inte behöver en vattenpool för att uppnå effekten. Isen är vanligtvis belagd med en tunn film flytande vatten, vilket är allt du behöver.

Rent vatten fryser vid 0 ° C. Vatten med salt (eller något annat ämne i det) fryser vid någon lägre temperatur. Hur låg temperaturen kommer att vara beror på avisningsmedel. Om du sätter salt på is i en situation där temperaturen aldrig kommer upp till den nya fryspunkten för saltvattenlösningen kommer du inte att se någon fördel. Till exempel kasta bordsalt (natriumklorid) på is när det är 0 ° F kommer inte att göra något mer än att belägga isen med ett lager salt. Å andra sidan, om du lägger samma salt på is vid 15 ° F, kommer saltet att kunna förhindra smältande is från frysning. Magnesiumklorid fungerar ner till 5 ° F medan kalciumklorid fungerar till -20 ° F.

Key Takeaways: How Salt Smelt Ice

Salt (NaCl) upplöses i sina joner i vatten, Na⁺ och Cl^-. Jonerna diffunderar i vattnet och blockerar vattenmolekylerna från att komma tillräckligt nära varandra och i rätt orientering för att organisera sig i den fasta formen (is). Is absorberar energi från omgivningen för att genomgå fasövergången från fast till vätska. Detta kan leda till att rent vatten fryser, men saltet i vattnet förhindrar att det förvandlas till is. Vattnet blir dock kallare än det var. Temperaturen kan sjunka under fryspunkten för rent vatten.

Att lägga till eventuell förorening till en vätska sänker dess fryspunkt. Föreningens natur spelar ingen roll, men antalet partiklar som det bryter in i vätskan är viktigt. Ju fler partiklar som produceras, desto större frysepunktdepression. Så, att lösa socker i vatten sänker också fryspunkten för vatten. Socker löses helt enkelt upp i enstaka sockermolekyler, så dess effekt på fryspunkten är mindre än man skulle lägga till en lika stor mängd salt, som bryts upp i två partiklar. Salter som bryter i fler partiklar, som magnesiumklorid (MgCl₂) har en ännu större effekt på fryspunkten. Magnesiumklorid upplöses i tre joner - en magnesiumkation och två kloridjoner.

På baksidan kan en faktisk mängd olösliga partiklar faktiskt hjälpa till att frysa vatten vid en högre temperatur. Även om det finns lite fryspunktsdepression, är det lokaliserat nära partiklarna. Partiklarna fungerar som kärnbildningsställen som möjliggör isbildning. Detta är förutsättningen bakom bildandet av snöflingor i moln och hur skidorter skapar snö när det är lite uppvärmning än frysning.

• Du kan visa effekten av fryspunkt depression själv, även om du inte har ett isigt trottoar praktiskt. Ett sätt är att göra din egen glass i en baggie, där du lägger till salt till vatten ger en blandning så kallt att den kan frysa din behandling.
• Om du bara vill se en exempel om hur kall is plus salt kan bli, blanda 33 uns salt med 100 uns krossad is eller snö. Var försiktig! Blandningen är cirka -21 ° C, vilket är tillräckligt kallt för att du ska få frostskador om du håller den för länge.
• Få en bättre förståelse av fryspunktsdepression genom att undersöka effekten av att lösa olika ämnen i vatten och notera temperaturen som krävs för att frysa den. Bra exempel på ämnen att jämföra är bordsalt (natriumklorid), kalciumklorid och socker. Se om du kan lösa lika massor av varje substans i vattnet för att få en rättvis jämförelse. Natriumklorid bryts i två joner i vatten. Kalciumklorid bildar tre joner i vatten. Socker löses i vatten, men det bryts inte in i några joner. Alla dessa ämnen kommer att sänka vattenens fryspunkt.
• Ta experimentet ett steg längre genom att utforska höjning av kokpunkten, en annan materiell egenskap. Tillsats av socker, salt eller kalciumklorid kommer att ändra temperaturen vid vilken vatten kokar. Är effekten mätbar?