Stavite šalicu koja sadrži čistu vodu pored one koja sadrži slanu vodu i postupno spuštajte temperaturu okoline. Na oko 0 Celzijevih stupnjeva (32 stupnjeva Fahrenheita) čista će se voda zalediti i postupno se smrzavati, dok slana voda ostaje tekuća. Na određenoj temperaturi ispod one na kojoj se slatka voda smrzavala, slana voda će se također smrzavati. Stvarna temperaturna razlika ovisi o koncentraciji soli. Razlog zašto se to događa povezan je s prisutnošću slanih iona u vodi. Oni fizički ometaju tendenciju molekula vode da se poravnaju u kristalnu strukturu.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Slana voda ima niže ledište od čiste vode. Voda na površini slanog leda je hladnija, pa se led osjeća hladnije od čistog vodenog leda.
Što se događa kad se voda smrzne?
Svaka molekula vode kombinacija je jednog kisika i dva atoma vodika raspoređenih u trokut. Ovaj asimetrični raspored daje molekuli polaritet - jedna strana ima neto pozitivni naboj, dok je druga strana negativna. Zbog ove polarnosti molekule se međusobno privlače. Molekule su u stalnom kretanju, međutim, neprestano vibriraju i kreću se jedna oko druge. Kad snizite temperaturu, molekule se usporavaju, a budući da imaju manje energije, počinju se lijepiti jedna za drugu. Na ledištu je energija kretanja toliko mala da se molekule spajaju u čvrstu strukturu.
Dodajte malo soli
Natrijev klorid (NaCl) ili kamena sol sastoji se od pozitivno nabijenog natrijevog iona i negativnog klorovog iona, koji su međusobno povezani elektrostatičkim privlačenjem u strukturu rešetke. Kad sol stavite u vodu, polarne molekule vode razbijaju strukturu i okružuju pojedine ione koji se raspršuju u otopini. Kad temperatura padne, ioni ometaju sposobnost molekula vode da tvore kristal struktura, a smjesa se neće pretvoriti u krutu tvar sve dok ne spustite temperaturu ispod točke smrzavanja čistog voda. Nova točka smrzavanja ovisi o koncentraciji soli, ali najniža koja može doseći je -21,1 C (-5,98 F). To se događa pri zasićenju, kada se više neće otapati sol.
Led s nižom točkom smrzavanja osjeća se hladnije
Ako uzmete smrznutu kocku slane vode, mogla bi vam biti hladnija od kocke čiste vode. Postoji nekoliko razloga za to. Jedno je da, da bi se kocka leda sa slanom vodom smrznula, mora biti na nižoj temperaturi od kocke leda s čistom vodom.
Drugi je razlog što je površinski sloj vode na kocki također na nižoj temperaturi. Na površini svake kocke leda odvija se postupak izmjene između vode u tekućem i krutom stanju. Prisutnost soli u vodi snižava točku ravnoteže ove izmjene snižavanjem točke ledišta tekuće vode. Zbog toga je voda koju osjećate na površini kocke slane vode hladnija od one na kocki čiste vode. Ova dinamika također sprječava smrzavanje vode koja dolazi u kontakt s ledom, zbog čega se čini da sol topi led.
