Tempatkan cangkir berisi air murni di sebelah cangkir yang berisi air asin dan turunkan suhu sekitar secara bertahap. Pada sekitar 0 derajat Celcius (32 derajat Fahrenheit) air murni akan membeku dan secara bertahap membeku sementara air asin tetap cair. Pada suhu tertentu di bawah suhu di mana air tawar membeku, air asin juga akan membeku. Perbedaan suhu yang sebenarnya tergantung pada konsentrasi garam. Alasan hal ini terjadi berkaitan dengan keberadaan ion garam di dalam air. Mereka secara fisik mengganggu kecenderungan molekul air untuk berbaris menjadi struktur kristal.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Air asin memiliki titik beku yang lebih rendah daripada air murni. Air di permukaan es asin lebih dingin, sehingga es terasa lebih dingin daripada es air murni.
Apa Yang Terjadi Saat Air Membeku?
Setiap molekul air adalah kombinasi dari satu oksigen dan dua atom hidrogen yang tersusun dalam segitiga. Susunan asimetris ini memberikan molekul polaritas - satu sisi memiliki muatan positif bersih sementara sisi lainnya negatif. Karena polaritas ini, molekul tertarik satu sama lain. Molekul-molekulnya terus bergerak, namun, bergetar dan bergerak di sekitar satu sama lain tanpa henti. Ketika Anda menurunkan suhu, molekul melambat, dan karena mereka memiliki lebih sedikit energi, mereka mulai menempel satu sama lain. Pada titik beku, energi gerakan sangat rendah sehingga molekul-molekul menyatu menjadi struktur padat.
Tambahkan Sedikit Garam
Natrium klorida (NaCl), atau garam batu, terdiri dari ion natrium bermuatan positif dan ion klorin negatif yang terikat bersama oleh gaya tarik elektrostatik ke dalam struktur kisi. Ketika Anda memasukkan garam ke dalam air, molekul air polar memecah struktur dan mengelilingi ion individu, yang menyebar ke dalam larutan. Ketika suhu turun, ion mengganggu kemampuan molekul air untuk membentuk kristal struktur, dan campuran tidak akan berubah menjadi padat sampai Anda menurunkan suhu di bawah titik beku murni air. Titik beku baru tergantung pada konsentrasi garam, tetapi titik terendah yang dapat dicapai adalah -21,1 C (-5,98 F). Ini terjadi pada saturasi, ketika tidak ada lagi garam yang larut.
Es Dengan Titik Beku Lebih Rendah Terasa Lebih Dingin
Jika Anda mengambil kubus air asin beku, mungkin terasa lebih dingin daripada kubus air murni. Ada beberapa alasan untuk ini. Salah satunya adalah, untuk dibekukan, es batu air asin harus memiliki suhu yang lebih rendah daripada es batu air murni.
Alasan lainnya adalah bahwa lapisan permukaan air pada kubus juga berada pada suhu yang lebih rendah. Di permukaan setiap es batu, terjadi proses pertukaran antara air dalam keadaan cair dan padat. Kehadiran garam dalam air menurunkan titik kesetimbangan pertukaran ini dengan menurunkan titik beku air cair. Akibatnya, air yang Anda rasakan di permukaan kubus air asin lebih dingin daripada di kubus air murni. Dinamika ini juga mencegah air yang bersentuhan dengan es membeku, itulah sebabnya garam tampak mencairkan es.
