Når veje er dækket af et tæppe af is, hvilket gør almindelige biler til en potentiel fare, opløser isen ved at bruge almindeligt salt til at dække veje. Men hvorfor fungerer dette? Og ville sukker, også en hvid, krystallinsk forbindelse, der er vanskelig at skelne fra salt uden at smage, også fungere?
Eksperiment
Anbring tre flasker i en fryser til hjemmet, en indeholdende ledningsvand, en anden med en mættet saltopløsning og en tredje med en mættet sukkeropløsning. Du finder ledningsvand fryser som forventet. Sukkervandet bliver sultet med frosne pletter, men saltvandet fryser slet ikke. Dette fænomen demonstrerer frysepunktsdepression.
Frysepunktsdepression
Frysepunktsdepression henviser til observationen af, at et rent stof (dvs. vand) har et bestemt smelte- / frysepunkt (0'C), men tilsætningen af en urenhed (dvs. salt, sukker) samt sænker denne temperatur, spreder den også, så der er en mindre bestemt, mere diffus smeltning / frysning punkt. Jo større mængde urenhed, desto lavere smelte- / frysepunkt. Med andre ord er frysepunktsdepression en kolligativ egenskab. Og når det kommer til kolligative egenskaber af opløsninger, er det antallet af opløste molekyler, der betyder noget, ikke typen af opløst stof, Når man sammenligner to opløsninger, der hver indeholder den samme mængde enten salt eller sukker, sænker saltopløsningen frysepunktet yderligere. Dette skyldes, at 1 gram salt indeholder flere molekyler salt, end 1 g sukker indeholder molekyler sukker.
Opløsningskoncentration
Kemikere bruger mol, en enhed, der er lig med antallet af et stofs molekylvægt (målt i dalton), men i gram til at fremstille en opløsning med et specificeret antal opløste molekyler. En mol af et stof har nøjagtigt det samme antal molekyler som et mol af ethvert andet stof. Bordsukker (saccharose), C12H22O11, har en molekylvægt på 342 dalton. Afvej 342 g for at opnå en mol saccharose. Bordsalt, NaCl, har en molekylvægt på 58 dalton. Afvej 58 g for at opnå en mol salt. Bemærk, at du har brug for næsten seks gange mere saccharose for at opnå det samme antal molekyler i en mol salt.
Is og vand ligevægt
Under normale forhold er fast vand i ligevægt med flydende vand ved normal frysning temperatur på 0'C, hvilket betyder, at vand vil eksistere tilfreds som enten en væske eller et fast stof og vil begynde at smelte eller fryse. Af denne grund er is dækket af et tyndt lag vand. Molekyler i fast fase handler konstant med molekyler i flydende fase. Denne opførsel af vand gør det muligt at bruge salt til at smelte is.
Smeltende is
Salt drysset på isbelagte veje opløses i filmen af vand, der belægger isen, hvilket skaber en løsning, der ikke længere er ved frysepunktet. Faste molekyler bevæger sig ind i den flydende fase, men vender ikke længere tilbage til det faste stof. Balancetips mod den flydende fase, flere og flere molekyler befinder sig i opløsning og smelter således isen.