Kui teed on kaetud jääkattega, muudab tavaline auto potentsiaalselt ohtlikuks, siis sõiduteede katmiseks tavalise soola kasutamine lahustab jää. Aga miks see töötab? Ja kas suhkur, ka valge kristalliline ühend, mida on maitsestamata soolast raske eristada, ei töötaks samuti?
Katse
Pange kolm pudelit kodukülmikusse, üks kraaniveega, teine küllastunud soolalahusega ja kolmas küllastunud suhkrulahusega. Leiate, et kraanivesi külmub ootuspäraselt. Suhkruvesi muutub külmunud laikudega lörtsi, kuid soolane vesi ei külmuta üldse. See nähtus näitab külmumispunkti depressiooni.
Külmumispunkti depressioon
Külmumistemperatuuri langus viitab tähelepanekule, et puhtal ainel (s.t. vesi) on kindel sulamis- / külmumistemperatuur (0'C), kuid lisamine lisand (s.t sool, suhkur), samuti selle temperatuuri alandamine levitab seda, nii et sulamine / külmumine on vähem kindel, hajusam punkt. Mida suurem on lisandi kogus, seda madalam on sulamis- / külmumistemperatuur. Teisisõnu, külmumispunkti depressioon on kolligatiivne omadus. Ja mis puutub lahuste kolligatiivsetesse omadustesse, siis oluline on lahustunud aine molekulide arv, mitte soluudi tüüp, Võrreldes kahte lahust, millest kumbki sisaldab sama kogust kas soola või suhkrut, alandab soolalahus külmumistemperatuuri edasi. Seda seetõttu, et 1 gramm soola sisaldab rohkem soolamolekule kui 1g suhkur suhkrumolekule.
Lahustatud aine kontsentratsioon
Keemikud kasutavad mooli, ühiku arvu, mis on võrdne aine molekulmassiga (mõõdetuna daltonites), kuid grammides, et valmistada lahus, milles on kindlaks määratud arv soluutmolekule. Ühe aine moolil on täpselt sama molekulide arv kui mis tahes muu aine moolil. Lauasuhkru (sahharoos) C12H22O11 molekulmass on 342 daltonit. Ühe mooli sahharoosi saamiseks kaaluge 342 g. Lauasoola NaCl molekulmass on 58 daltonit. Ühe mooli soola saamiseks kaaluge 58 g. Pange tähele, et ühe soolamooli sama arvu molekulide saamiseks vajate peaaegu kuus korda rohkem sahharoosi.
Jää ja vee tasakaal
Tavalistes tingimustes on tahke vesi tavapärase külmumise korral tasakaalus vedela veega temperatuur 0 ° C, mis tähendab, et vesi eksisteerib rahulolevalt kas vedeliku või tahke ainena ja hakkab sulama või külmuda. Sel põhjusel katab jää õhuke veekiht. Tahkes faasis olevad molekulid vahetavad pidevalt kohti vedelas faasis olevate molekulidega. Selline vee käitumine võimaldab jää sulatamiseks kasutada soola.
Jää sulamine
Jääga kaetud teedele puistatud sool lahustub jääd katva veekilega, luues lahuse enam selle külmumispunktis. Tahked molekulid rändavad vedelasse faasi, kuid ei muutu enam tahkeks. Tasakaalu näpunäited vedelas faasis, üha rohkem molekule satub lahusesse, sulatades nii jää.