Hur salt smälter is och förhindrar frysning

Salt smälter is väsentligen eftersom tillsats av salt sänker vattenets fryspunkt. Hur smälter den här isen? 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 avisningsmedlet. Om du lägger salt på is i en situation där temperaturen aldrig kommer upp till den nya fryspunkten för saltvattenlösningen, ser du ingen fördel. Att till exempel kasta bordsalt (natriumklorid) på is när det är 0 ° F gör inte något mer än att belägga isen med ett saltlager. Å andra sidan, om du lägger samma salt på is vid 15 ° F, kan saltet förhindra att smältande is fryser igen. Magnesiumklorid fungerar ner till 5 ° F medan kalciumklorid fungerar till -20 ° F.

Key Takeaways: How Salt Smelt Ice

• Salt smälter is och hjälper till att undvika att vatten fryser genom att sänka vattenens fryspunkt. Detta fenomen kallas fryspunktdepression.
• Salt hjälper bara om det finns lite flytande vatten tillgängligt. Saltet måste lösas upp i sina joner för att fungera.
• Olika typer av salt används som avisningsmedel. Ju fler partiklar (joner) som bildas när ett salt upplöses, desto mer sänker det fryspunkten.

Hur det fungerar

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 fast form (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 fryspunktsdepression. Så, att lösa socker i vatten sänker också fryspunkten för vatten. Socker upplöses helt enkelt i enstaka sockermolekyler, så dess effekt på fryspunkten är mindre än du skulle få 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 liten 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 något värmer än fryser.

Använd salt för att smälta is - aktiviteter

• Du kan demonstrera effekten av fryspunktsdepression själv, även om du inte har ett isigt trottoar praktiskt. Ett sätt är att skapa din egen glass i en baggie, där du lägger salt till vatten ger en blandning så kallt att den kan frysa din godis.
• Om du bara vill se ett exempel på hur kall is plus salt kan bli, blanda 33 uns salt med 100 gram krossad is eller snö. Var försiktig! Blandningen är ungefär -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?