När vägarna är täckta i en iset som gör vanliga bilresor en potentiell fara, löser isen att använda vanligt salt för att täcka vägar. Men varför fungerar det här? Och skulle inte socker, även en vit, kristallin förening, svår att skilja från salt utan provsmakning, fungera också?
Experiment
Placera tre flaskor i en hushållsfrysare, en med hane vatten, en sekund med en mättad saltlösning och en tredjedel med en mättad sockerlösning. Du hittar att kranvattnet fryser som förväntat. Sockervattnet blir suddigt med frusna fläckar, men saltvattnet kommer inte att frysa alls. Detta fenomen visar fryspunktsdepression.
Frysbildsdepression
Fryspunktsdepression hänvisar till observationen att en ren substans (dvs. vatten) har en bestämd smält- /fryspunkt (0 ' C), men tillsatsen av en orenhet (dvs. salt, socker), liksom sänkning av denna temperatur sprider också den, så det finns en mindre bestämd, mer diffus smältnings- /fryspunkt. Ju större mängd föroreningar desto lägre smältnings- /fryspunkten är. Med andra ord är fryspunktsdepression en kolligativ egenskap. Och när det gäller kolligativa egenskaper hos lösningar är det antalet lösningsmolekyler som inte är typen av lösningsmedel. Jämförande av två lösningar, som innehåller samma mängd salt eller socker, kommer saltlösningen att sänka fryspunkten ytterligare . Detta beror på att 1 gram salt innehåller mer saltmolekyler än 1 g socker innehåller sockermolekyler.
Solutkoncentration
Kemister använder mol, en enhet lika i antal till molekylvikten (uppmätt i dalton) av ett ämne, men i gram, för att framställa en lösning med ett specificerat antal lösta molekyler. En mol av ett ämne har exakt samma antal molekyler som en mol av någon annan substans. Bordsocker (sackaros), C12H22O11, har en molekylvikt av 342 dalton. För att erhålla en mol sackaros väger ut 342 g. Bordsalt, NaCl, har en molekylvikt av 58 dalton. För att erhålla en mol salt, väg ut 58g. Observera att du behöver nästan sex gånger mer sackaros för att få samma antal molekyler i en mol salt.
Is och vattenjämvikt
Under normala förhållanden är fast vatten i jämvikt med flytande vatten vid dess standardfrysningstemperatur på 0'C, vilket innebär att vatten kommer att vara tillfredsställande som antingen en vätska eller en fast substans, och börjar smälta eller frysa. Av denna anledning är isen täckt av ett tunt lager vatten. Molekyler i den fasta fasen handlar ständigt med molekyler i vätskefasen. Detta beteende av vatten gör det möjligt att använda salt för att smälta is.
Smältning av is
Salt sprinklad på istäckta vägar löses i filmen med vattenbeläggning av isen, vilket ger en lösning inte längre vid dess fryspunkt. Fasta molekyler reser in i vätskefasen, men vänder inte längre tillbaka till det fasta materialet. Balanstips mot vätskefasen, allt fler molekyler befinner sig i lösning, vilket smälter isen.
