Чому лід тане під сіллю, незважаючи на мінусову температуру взимку

Ви знаєте, що можна посипати сіллю обмерзлу дорогу або тротуар, щоб надалі на них ніхто не послизнувся? Але чи знаєте ви, як сіль плавить лід? Що таке депресія точки замерзання і як вона працює, з'ясуємо у статті.

Чому лід тане під сіллю

Замерзла вода тане під сіллю через такі причини:

1. Сіль допомагає запобігти повторному перетворенню води на лід шляхом зниження температури її трансформації. Це явище називають депресією точки замерзання.
2. Діапазон робочих температур не однаковий всім видів солі. Наприклад, хлорид кальцію знижує температуру застигання більше, ніж хлорид натрію.
3. На додаток до танення льоду депресія точки замерзання може використовуватися для виготовлення морозива без морозильника.

Депресія точки замерзання

Сіль розчиняє лід з огляду на те, що вона знижує точку замерзання води. Тож який цей процес? Лід почне танути лише в тому випадку, якщо на його поверхні є небагато рідини. Хорошою новиною є те, що вам не потрібна велика калюжа для досягнення результату. Лід зазвичай покритий тонкою водяною плівкою, і це все, що потрібно.

Чиста вода застигає за 0°C. Вода із сіллю (або будь-якою іншою субстанцією) заледеніє, коли температура буде нижчою. Наскільки має бути холодно, залежить від агента, який ліквідує ожеледицю. Якщо ви кинете сіль на лід тоді, коли температура не має наміру підніматися до нової точки застигання солоного розчину, ви не отримаєте вигоди. Наприклад, якщо ви кинете столову сіль (натрію хлорид) на лід, коли на вулиці -17 ° С, то ви просто покриєте лід шаром солі.Але якщо ви ту ж сіль покладете на лід при температурі -9,5 ° С, ви зможете запобігти вторинне застигання льоду, що тане. Магнію хлорид працює до -15°С, а хлорид кальцію – до -28,8°С.

Якщо температура знизиться до тієї позначки, на якій сольовий розчин може замерзнути, енергія буде звільнятися і з'являться зв'язки, завдяки яким рідина заледеніє. Цієї енергії вистачить, щоб розтопити трохи чистого льоду та продовжити процес танення.

Виготовлення морозива

Ви можете самостійно реалізувати ефект зниження температури замерзання, навіть якщо у вас немає поруч замерзлої дороги. Одним із способів є приготування власного морозива в пакеті, де змішування солі з водою призводить до дуже холодної суміші. Якщо ви хочете з'ясувати, як можна холодний лід отримати за допомогою солі, змішайте 0,935 кг звичайної їдальні з 2,8 кг колотого льоду або снігу. Будьте обережні! Температура суміші опуститься до -21°C, що може викликати обмороження, якщо ви довго триматимете її в руках.

Поварена сіль поділяється у воді на іони натрію та хлориду. Цукор у воді розчиняється, але на іони не розпадається. І все ж додавання цукру у воду теж впливає на температуру замерзання.

Інші субстанції

Реакція солі з водою не єдина, що спричиняє замерзання. Щоразу, коли ви частинки додаєте до рідини, температура замерзання знижується, а температура кипіння підвищується. Ще один чудовий приклад зниження температури замерзання – горілка. Цей алкогольний напій містить і воду, і етанол. У домашній морозилці зазвичай горілка не перетворюється на лід, оскільки спирт знижує температуру видозміни води.

Розтоплення снігу та льоду сіллю

Колігативні властивості та зниження точки замерзання

• Хімія
  • Хімія у повсякденному житті
  • Основи
  • Хімічні закони
  • Молекули
  • Періодична таблиця
  • Проекти та експерименти
  • Науковий метод
  • Біохімія
  • Фізична хімія
  • Медична хімія
  • Відомі хіміки
  • Заходи для дітей
  • Скорочення та скорочення

  Якщо ви живете в районі з холодною та крижаною зимою, ви, ймовірно, стикалися із сіллю на тротуарах та дорогах. Це пов'язано з тим, що сіль використовується для танення льоду та снігу та запобігання їх повторному замерзанню. Сіль також використовується для приготування домашнього морозива. В обох випадках сіль знижує температуру плавлення або замерзання води. Ефект називається «депресія точки замерзання».

  Як працює депресія точки замерзання

  Коли ви додаєте сіль у воду, вводите у воду розчинені сторонні частинки. Температура замерзання води стає нижчою в міру додавання більшої кількості частинок, доки сіль не перестане розчинятися. Для розчину кухонної солі (хлориду натрію, NaCl) у воді ця температура становить -21 C (-6 F) у контрольованих лабораторних умовах. У реальному світі на справжньому тротуарі хлорид натрію може розтопити лід тільки до -9 C (15 F).

  Колігативні властивості

  Зниження температури замерзання є колігативним властивістю води. Колігативна властивість – це така властивість, яка залежить від кількості частинок у речовині. Всі рідкі розчинники з розчиненими частинками (розчинені речовини) виявляють колігативні властивості. Інші колігативні властивості включають підвищення температури кипіння, зниження тиску пари та осмотичний тиск.

  Більше частинок означає більшу потужність плавлення

  Хлорид натрію - не єдина сіль, що використовується для захисту від зледеніння, і не обов'язково найкращий вибір.Хлорид натрію розчиняється у двох типах частинок: один іон натрію та один іон хлориду на молекулу хлориду натрію. З'єднання, яке виділяє більше іонів у водний розчин, зменшить температуру замерзання води більше, ніж сіль. Наприклад, хлорид кальцію (CaCl ₂ ) розчиняється у трьох іонах (один кальцій і два хлориди) і знижує температуру замерзання води більше, ніж хлорид натрію.

  Солі, що використовуються для плавлення льоду

  Ось деякі поширені антиобмерзаючі склади, а також їх хімічні формули, температурний діапазон, переваги і недоліки:

  Ім'я	Формула	Найнижча практична температура	Плюси	Мінуси
  Сульфат амонію	( NH4 ) 2SO4 _ _	-7°С (20°F)	Добриво	Пошкоджує бетон
  Хлорид кальцію	CaCl 2	-29 С (-20 F)	Розтоплює лід швидше, ніж хлорид натрію	Притягує вологу, слизькі поверхні при температурі нижче -18°C (0°F)
  Ацетат кальцію-магнію (CMA)	Карбонат кальцію CaCO 3 , карбонат магнію MgCO 3 та оцтова кислота CH 3 COOH	-9°С (15°F)	Найбезпечніший для бетону та рослинності	Краще запобігає повторному зледеніння, ніж як засіб для видалення льоду
  Хлорид магнію	MgCl 2	-15 С (5 F)	Розтоплює лід швидше, ніж хлорид натрію	Притягує вологу
  Ацетат калію	ч. 3 ПРИГОТУВАННЯ	-9°С (15°F)	Біорозкладний	Корозійний
  Хлорид калію	KCl	-7°С (20°F)	Добриво	Пошкоджує бетон
  Хлорид натрію (кам'яна сіль, галіт)	NaCl	-9°С (15°F)	Зберігає тротуари сухими	Роз'їдає, пошкоджує бетон та рослинність
  Сечовина	NH 2 КОНH 2	-7°С (20°F)	Добриво	Сільськогосподарський сорт викликає корозію

  Чинники, що впливають на вибір солі

  Хоча деякі солі ефективніші для танення льоду, ніж інші, це не обов'язково робить їх кращим вибором для певного застосування. Хлорид натрію використовується для виготовлення морозива, тому що він недорогий, доступний і нетоксичний. Тим не менш, хлорид натрію (NaCl) не використовується для посипання доріг і тротуарів, тому що натрій може накопичуватися та порушувати баланс електролітів у рослинах та дикій природі, а також викликати корозію автомобілів. Хлорид магнію плавить лід швидше, ніж хлорид натрію, але притягує вологу, що може призвести до утворення слизької поверхні. Вибір солі для розтоплення льоду залежить від її вартості, доступності, впливу на довкілля, токсичності та реакційної здатності, а також від її оптимальної температури.