Ketika jalan tertutup lapisan es yang membuat perjalanan mobil biasa menjadi potensi bahaya, menggunakan garam biasa untuk menutupi jalan raya melarutkan es. Tapi mengapa ini berhasil? Dan bukankah gula, juga senyawa kristal putih, yang sulit dibedakan dari garam tanpa rasa, juga berfungsi?
Percobaan
Tempatkan tiga botol dalam freezer rumah, satu berisi air keran, yang kedua dengan larutan garam jenuh, dan yang ketiga dengan larutan gula jenuh. Anda akan menemukan air keran membeku seperti yang diharapkan. Air gula menjadi lumpur dengan bercak beku, tetapi air asin tidak akan membeku sama sekali. Fenomena ini menunjukkan penurunan titik beku.
Depresi Titik Beku
Penurunan titik beku mengacu pada pengamatan bahwa zat murni (yaitu air) memiliki titik leleh/beku tertentu (0'C), tetapi penambahan pengotor (yaitu garam, gula), serta menurunkan suhu ini, juga menyebarkannya sehingga terjadi pelelehan/pembekuan yang kurang pasti dan lebih menyebar titik. Semakin besar jumlah pengotor, semakin rendah titik leleh/beku. Dengan kata lain, penurunan titik beku merupakan sifat koligatif. Dan jika menyangkut sifat koligatif larutan, yang penting adalah jumlah molekul zat terlarut, bukan jenis zat terlarut, Membandingkan dua larutan, masing-masing mengandung jumlah garam atau gula yang sama, larutan garam akan menurunkan titik beku freezing lebih lanjut. Ini karena 1 gram garam mengandung lebih banyak molekul garam daripada 1 gram gula mengandung molekul gula.
Konsentrasi zat terlarut
Ahli kimia menggunakan mol, satuan yang jumlahnya sama dengan berat molekul (diukur dalam dalton) suatu zat, tetapi dalam gram, untuk menyiapkan larutan dengan jumlah molekul zat terlarut tertentu. Satu mol suatu zat memiliki jumlah molekul yang persis sama dengan jumlah mol zat lain. Gula meja (sukrosa), C12H22O11, memiliki berat molekul 342 dalton. Untuk mendapatkan satu mol sukrosa, timbang 342g. Garam dapur, NaCl, memiliki berat molekul 58 dalton. Untuk mendapatkan satu mol garam, timbang 58g. Perhatikan bahwa Anda membutuhkan sukrosa hampir enam kali lebih banyak untuk mendapatkan jumlah molekul yang sama dalam satu mol garam.
Kesetimbangan Es dan Air
Dalam kondisi normal, air padat berada dalam kesetimbangan dengan air cair pada titik beku standarnya suhu 0'C, yang berarti air akan tetap ada dalam bentuk cair atau padat, dan akan mulai meleleh atau membeku. Karena alasan ini, es ditutupi oleh lapisan air yang tipis. Molekul dalam fase padat terus bertukar tempat dengan molekul dalam fase cair. Perilaku air ini memungkinkan penggunaan garam untuk mencairkan es.
Es yang mencair
Garam yang ditaburkan di jalan yang tertutup es larut dalam lapisan air yang melapisi es, menciptakan larutan yang tidak lagi berada pada titik bekunya. Molekul padat bergerak ke fase cair, tetapi tidak lagi kembali menjadi padat. Ujung keseimbangan menuju fase cair, semakin banyak molekul menemukan diri mereka dalam larutan, sehingga mencairkan es.