Když jsou silnice pokryty pokrývkou ledu, takže cestování běžným automobilem představuje potenciální nebezpečí, použití běžné soli k pokrytí vozovek led rozpouští. Ale proč to funguje? A nefungoval by také cukr, také bílá, krystalická sloučenina, kterou je obtížné odlišit od soli bez ochutnání?
Experiment
Vložte tři lahve do domácí mrazničky, jednu s vodou z vodovodu, druhou s nasyceným solným roztokem a třetí s nasyceným roztokem cukru. Zjistíte, že voda z vodovodu zamrzá podle očekávání. Cukrová voda se rozbředlou zmrzlou skvrnou, ale slaná voda vůbec nezmrzne. Tento jev ukazuje depresi bodu mrazu.
Deprese bodu mrazu
Deprese bodu tuhnutí se týká pozorování, že čistá látka (tj. Voda) má určitou teplotu tání / tuhnutí (0 ° C), ale přídavek nečistoty (tj. sůl, cukr), jakož i snížení této teploty ji také šíří, takže dochází k méně definitivnímu, rozptýlenějšímu tání / zmrazování směřovat. Čím větší je množství nečistoty, tím nižší je bod tání / tuhnutí. Jinými slovy, deprese bodu mrazu je kogrativní vlastnost. A pokud jde o koligativní vlastnosti roztoků, záleží na počtu molekul rozpuštěné látky, nikoli na druhu rozpuštěné látky, Při srovnání dvou roztoků, z nichž každý obsahuje stejné množství soli nebo cukru, sníží solný roztok bod tuhnutí dále. Je to proto, že 1 gram soli obsahuje více molekul soli než 1 g cukru obsahuje molekuly cukru.
Koncentrace solute
Chemici používají k přípravě roztoku se specifikovaným počtem molekul rozpuštěných látek mol, jednotku, která se rovná počtu molekulárních hmotností (měřeno v daltonech) látky, ale v gramech. Krtek jedné látky má přesně stejný počet molekul jako krtek jakékoli jiné látky. Stolní cukr (sacharóza), C12H22O11, má molekulovou hmotnost 342 daltonů. Chcete-li získat jeden mol sacharózy, navažte 342 g. Stolní sůl, NaCl, má molekulovou hmotnost 58 daltonů. Chcete-li získat jeden mol soli, navažte 58 g. Všimněte si, že potřebujete téměř šestkrát více sacharózy, abyste získali stejný počet molekul v jednom molu soli.
Ledová a vodní rovnováha
Za normálních podmínek je pevná voda při standardním zmrazení v rovnováze s kapalnou vodou teplota 0 ° C, což znamená, že voda bude spokojeně existovat buď jako kapalina nebo pevná látka, a začne se tavit nebo zmrazit. Z tohoto důvodu je led pokryt tenkou vrstvou vody. Molekuly v pevné fázi neustále vyměňují místa s molekulami v kapalné fázi. Toto chování vody umožňuje použít sůl k roztavení ledu.
Tající led
Sůl sypaná na ledem pokryté silnice se rozpouští ve filmu vody, která pokrývá led, a vytváří řešení, které již není na svém bodu mrazu. Pevné molekuly cestují do kapalné fáze, ale již se nevracejí zpět do pevné látky. Balanční špičky směrem k kapalné fázi, více a více molekul se ocitne v roztoku, čímž roztaví led.