מדוע מי מלח כבדים ממי ברז?

ניתן לתאר מי מלח כבדים יותר ממי ברז, בתנאי שמבינים זאת "ליחידת נפח" של מים. נאמר מדעית, נפח מי מלח כבד יותר מנפח שווה של מי ברז מכיוון שלמי מלח יש צפיפות גבוהה יותר ממי ברז. מי ברז הם טהורים יחסית, מכילים בדרך כלל כמויות קטנות של מלחים מינרליים וכמויות קטנות יותר של חומר אורגני. לתמיסות מים המרוכזות מאוד במלחים מומסים יש צפיפות הרבה יותר ממי טהור או מברז.

צפיפות ו כוח משיכה ספציפי הם מונחים המתארים את ריכוז החומר לפי המסה. צפיפות מוגדרת כמסה של חומר ליחידת נפח, מבוטאת בדרך כלל כגרם לסנטימטר מעוקב. לדוגמא, צפיפות המים הטהורים ב 39 מעלות פרנהייט היא 1 גרם לס"מ, והצפיפות הממוצעת של מי ים היא כ 1.027 גרם לס"מ. כוח המשיכה הספציפי, המוגדר כיחס הצפיפות של חומר לצפיפות המים, הוא מדידה המשמשת ביישומים מדעיים רבים. עבור רוב החומרים, צפיפות וכבידה ספציפית כמעט זהים בטמפרטורת החדר.

ההסבר לצפיפות גבוהה יותר של מי מלח נמצא במשקולות הנוסחה של תרכובות מלח. מים מורכבים מהאטומים הקלים יחסית מימן וחמצן, שמשקלם האטומי אחד ו- 16 בהתאמה. רוב המלחים מורכבים מאטומים מתכתיים כבדים יותר, כגון נתרן, מגנזיום ואשלגן, בעלי משקל אטומי 23, 24 ו -39 בהתאמה. האטומים המתכתיים עשויים להיות קשורים לאטומים כבדים אחרים, כגון כלור, ברום ויוד, שמשקלם האטומי 35, 80 ו- 127, בהתאמה. מלחים מתנתקים ליונים (אטומים טעונים) כאשר הם מומסים במים. מולקולות המים מתואמות סביב היונים הכבדים כך שנפח התמיסה אמנם גדל אך במידה פחותה ממשקל התמיסה.

מאות תרכובות כימיות מסווגות כמלחים. מלחים מסוימים, כגון נתרן כלורי ואשלגן יודיד, מסיסים מאוד במים בטמפרטורת החדר. רבים אחרים, כגון בריום סולפט וסידן פוספט, אינם מסיסים כמעט גם בטמפרטורות גבוהות יותר. הצפיפות המרבית של תמיסת מלח תלויה במשקל הנוסחה של המלח, במסיסות הטבעית או ב"קבוע תוצר מסיסות "של המלח ובטמפרטורה.

לחפצים הטבולים במי מלח נטייה גדולה יותר לצוף מאשר במים טהורים או ברזיים, כלומר הם צפים יותר. השפעה זו נובעת מכוח ציפה גדול יותר, או כלפי מעלה, המופעל על חפצים על ידי מי מלח בגלל צפיפותם הגדולה יותר. הכוח הצף שמופעל על נוזלים שקועים על ידי נוזלים משתמע מעקרון ארכימדס, הקובע כי כל חפץ שקוע לחלוטין או חלקי בנוזל מעביר את משקל הנוזל שלו. עצם השקוע במי ברז חווה "כבדות" גדול יותר מאשר במי מלח מכיוון שהוא מעקם משקל נמוך יותר של מי ברז.