من غير الدقيق بعض الشيء أن نقول إن الملح يذوب الجليد ، على الرغم من أن هذا هو بالتأكيد كيف تظهر الأشياء في درجات حرارة قريبة من نقطة التجمد العادية. من الأكثر دقة أن نقول إن الملح يقلل من درجة تجمد الماء ، ويفعل ذلك عن طريق الذوبان. ليس الملح فقط هو الذي يمكنه فعل ذلك ؛ أي مادة تذوب في الماء تقلل من درجة التجمد. يتضمن الملح الصخري. ومع ذلك ، نظرًا لأن حبيبات الملح الصخري أكبر من حبيبات ملح الطعام وتحتوي على المزيد من الشوائب غير القابلة للذوبان ، فإنها لا تذوب أيضًا ولا تخفض درجة التجمد كثيرًا.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يعمل كل من الملح الصخري وملح الطعام على خفض درجة تجمد الماء عن طريق التذويب فيه. نظرًا لأن جزيئات الملح الصخري أكبر وتحتوي على شوائب ، فإن جزيئات الملح الصخري لا تخفض درجة التجمد بقدر ملح الطعام.
المواد التي تذوب في الماء
جزيء الماء قطبي. عندما يتحد زوج من ذرات الهيدروجين مع ذرة أكسجين لتكوين H2يا ، إنهم يرتبون أنفسهم بشكل غير متماثل ، مثل آذان ميكي ماوس التي يضرب بها المثل. وهذا يعطي للجزيء شحنة موجبة صافية من جانب وشحنة سالبة على الجانب الآخر. بمعنى آخر ، كل جزيء ماء يشبه المغناطيس الصغير.
لكي تذوب مادة ما في الماء ، يجب أن تكون أيضًا جزيءًا قطبيًا ، أو يجب أن تكون قادرة على الانقسام إلى جزيئات قطبية. الجزيئات العضوية الكبيرة التي يتكون منها زيت المحرك والبنزين هي أمثلة على الجزيئات غير القطبية التي لا تذوب. عندما تدخل الجزيئات القطبية الماء ، فإنها تجذب جزيئات الماء التي تحيط بها وتحملها إلى المحلول.
يذوب الملح جيدًا لأنه يتفكك تمامًا إلى أيونات موجبة وسالبة في الماء. كلما زاد الملح الذي تدخله في المحلول ، زاد تركيز الأيونات حتى لا تترك جزيئات ماء تحيط بها. في هذه المرحلة ، يكون المحلول مشبعًا ، ولا يمكن أن يذوب الملح.
كيف يؤثر الملح على نقطة التجمد
عندما يتجمد الماء ، لا تملك جزيئات الماء طاقة كافية للبقاء في الحالة السائلة ، ويجبرها التجاذب الكهروستاتيكي بينها على تكوين بنية صلبة. إذا نظرنا إلى طريقة أخرى ، عندما يذوب الماء ، تكتسب الجزيئات طاقة كافية للهروب من القوى التي تربطها ببنية صلبة. عند نقطة التجمد العادية (32 درجة فهرنهايت أو 0 درجة مئوية) ، يوجد توازن بين هاتين العمليتين. عدد الجزيئات التي تدخل الحالة الصلبة هو نفس العدد الذي يدخل الحالة السائلة.
تحتل المواد المذابة مثل الملح مساحة بين الجزيئات وتعمل بشكل كهربائي لاستبعادها ، مما يسمح لجزيئات الماء بالبقاء في الحالة السائلة لفترة أطول. هذا يخل بالتوازن عند نقطة التجمد العادية. هناك جزيئات تذوب أكثر من الجزيئات التي تتجمد ، لذلك يذوب الماء. ومع ذلك ، إذا خفضت درجة الحرارة ، سيتجمد الماء مرة أخرى. يؤدي وجود الملح إلى انخفاض درجة حرارة التجمد ، ويستمر في الانخفاض مع تركيز الملح حتى يتشبع المحلول.
ملح الصخور لا يعمل بشكل جيد مثل ملح الطعام
كل من ملح الصخور وملح الطعام لهما نفس الصيغة الكيميائية ، NaCl ، وكلاهما يذوب في الماء. الفرق الرئيسي بينهما هو أن حبيبات الملح الصخري أكبر ، لذا فهي لا تذوب بسرعة. عندما تحيط جزيئات الماء بحبيبة كبيرة ، فإنها تزيل الأيونات تدريجياً من السطح وتلك يجب أن تنجرف الأيونات إلى المحلول قبل أن تتمكن جزيئات الماء من ملامسة الأيونات بشكل أعمق داخل حبيبة. يمكن أن تحدث هذه العملية ببطء شديد لدرجة أن الماء قد يتجمد قبل أن يذوب كل الملح.
مشكلة أخرى مع الملح الصخري هو أنه غير مكرر وقد يحتوي على شوائب غير قابلة للذوبان. قد تنجرف هذه الشوائب إلى المحلول ، لكنها لن تكون محاطة بجزيئات الماء ولا تؤثر على جاذبية جزيئات الماء لبعضها البعض. اعتمادًا على تركيز هذه الشوائب ، يتوفر ملح أقل لكل وحدة وزن كما هو الحال في ملح الطعام المكرر.