لماذا يذوب الملح الجليد أسرع من السكر؟

عندما تكون الطرق مغطاة بغطاء من الجليد ، مما يجعل السفر بالسيارة العادية خطرًا محتملاً ، فإن استخدام الملح الشائع لتغطية الطرق يذيب الجليد. لكن لماذا يعمل هذا؟ ألن ينجح السكر ، وهو مركب أبيض بلوري أيضًا ، يصعب تمييزه عن الملح دون تذوق؟

ضع ثلاث زجاجات في الفريزر المنزلي ، إحداها تحتوي على ماء الصنبور ، والثانية بمحلول ملح مشبع ، والثالثة بمحلول سكر مشبع. سوف تجد ماء الصنبور يتجمد كما هو متوقع. يصبح ماء السكر طريًا مع بقع مجمدة ، لكن الماء المالح لن يتجمد على الإطلاق. توضح هذه الظاهرة انخفاض نقطة التجمد.

يشير انخفاض نقطة التجمد إلى ملاحظة أن المادة النقية (أي الماء) لها نقطة انصهار / تجمد محددة (0 درجة مئوية) ، ولكن الإضافة من النجاسة (مثل الملح والسكر) ، وكذلك خفض درجة الحرارة هذه ، وينتشرها أيضًا بحيث يكون هناك ذوبان / تجميد أقل تحديدًا وأكثر انتشارًا هدف. وكلما زادت كمية النجاسة انخفضت درجة الانصهار / التجمد. بعبارة أخرى ، يعتبر انخفاض نقطة التجمد خاصية تجميعية. وعندما يتعلق الأمر بالخصائص التجميعية للحلول ، فإن ما يهم هو عدد جزيئات المذاب ، وليس نوع المذاب ، بمقارنة حلين ، يحتوي كل منهما على نفس الكمية من الملح أو السكر ، سيخفض محلول الملح درجة التجمد بالإضافة إلى ذلك. وذلك لأن 1 جرام من الملح يحتوي على جزيئات ملح أكثر من 1 جرام من السكر يحتوي على جزيئات من السكر.

يستخدم الكيميائيون المولات ، وهي وحدة مساوية للوزن الجزيئي (يقاس بالدالتون) لمادة ما ، ولكن بالجرام ، لتحضير محلول بعدد محدد من الجزيئات الذائبة. يحتوي الخلد الموجود في مادة واحدة على نفس عدد الجزيئات تمامًا مثل الخلد الموجود في أي مادة أخرى. سكر المائدة (السكروز) ، C12H22O11 ، له وزن جزيئي قدره 342 دالتون. للحصول على مول واحد من السكروز ، زن 342 جرامًا. ملح الطعام ، كلوريد الصوديوم ، له وزن جزيئي يبلغ 58 دالتون. للحصول على مول واحد من الملح ، قم بوزن 58 جرام. لاحظ أنك بحاجة إلى ما يقرب من ستة أضعاف السكروز للحصول على نفس العدد من الجزيئات في مول واحد من الملح.

في ظل الظروف العادية ، يكون الماء الصلب في حالة توازن مع الماء السائل عند درجة التجمد القياسية درجة حرارة 0 درجة مئوية ، مما يعني أن الماء سوف يتواجد بشكل مرضي في صورة سائلة أو صلبة ، وسيبدأ في الذوبان أو تجميد. لهذا السبب ، الجليد مغطى بطبقة رقيقة من الماء. تتداول الجزيئات في المرحلة الصلبة باستمرار الأماكن مع الجزيئات في المرحلة السائلة. هذا السلوك للماء يجعل من الممكن استخدام الملح لإذابة الجليد.

يذوب الملح المتناثر على الطرق المغطاة بالجليد في غشاء الماء الذي يغطي الجليد ، مما يخلق محلولًا لم يعد عند نقطة التجمد. تنتقل الجزيئات الصلبة إلى الطور السائل ، لكنها لم تعد تعود إلى الحالة الصلبة. نصائح التوازن نحو المرحلة السائلة ، المزيد والمزيد من الجزيئات تجد نفسها في المحلول ، وبالتالي إذابة الجليد.