Kāpēc sāls kausē ledus ātrāk nekā cukurs?

Kad ceļi ir pārklāti ar ledus segu, kas rada parastu bīstamību parastajiem automobiļiem, ledus izšķīdina, izmantojot ceļa sāli. Bet kāpēc tas darbojas? Un vai nederētu arī cukurs, arī balts, kristālisks savienojums, kuru grūti nogaršot atšķirt no sāls?

Ievietojiet trīs pudeles mājas saldētavā, viena satur krāna ūdeni, otra ar piesātinātu sāls šķīdumu un trešā ar piesātināta cukura šķīdumu. Jūs atradīsit, kā krāna ūdens sasalst, kā paredzēts. Cukurūdens kļūst slīps ar sasalušiem plankumiem, bet sālsūdens nemaz nesasals. Šī parādība demonstrē sasalšanas punkta depresiju.

Sasalšanas punkta pazemināšanās attiecas uz novērojumu, ka tīrai vielai (t.i. ūdenim) ir noteikta kušanas / sasalšanas temperatūra (0'C), bet pievienošana piemaisījumu (t.i., sāls, cukurs), kā arī pazeminot šo temperatūru, to arī izplata, tāpēc ir mazāk noteikta, difūzāka kausēšana / sasalšana punkts. Jo lielāks piemaisījuma daudzums, jo zemāka kušanas / sasalšanas temperatūra. Citiem vārdiem sakot, sasalšanas punkta depresija ir koligatīvs īpašums. Ja runa ir par šķīdumu koligatīvajām īpašībām, tad svarīgi ir izšķīdušās vielas molekulu skaits, nevis izšķīdušās vielas veids, Salīdzinot divus šķīdumus, no kuriem katrs satur tādu pašu daudzumu sāls vai cukura, sāls šķīdums pazeminās sasalšanas temperatūru tālāk. Tas ir tāpēc, ka 1 gramā sāls ir vairāk sāls molekulu nekā 1 g cukura ir cukura molekulas.

Lai sagatavotu šķīdumu ar noteiktu skaitu izšķīdušo molekulu, ķīmiķi izmanto molu, vienību, kas vienāda ar vielas molekulmasu (mērot daltonos), bet gramos. Vienas vielas molā ir tieši tāds pats molekulu skaits kā jebkuras citas vielas molā. Galda cukura (saharozes) C12H22O11 molekulmasa ir 342 daltoni. Lai iegūtu vienu molu saharozes, nosver 342 g. Galda sāls NaCl molekulmasa ir 58 daltoni. Lai iegūtu vienu molu sāls, nosver 58 g. Ievērojiet, ka saharozes nepieciešams gandrīz sešas reizes vairāk, lai vienā sāls molā iegūtu tādu pašu molekulu skaitu.

Normālos apstākļos cietais ūdens ir standarta līdzsvara stāvoklī ar šķidru ūdeni 0 ° C temperatūra, kas nozīmē, ka ūdens pastāvēs kā šķidrs vai ciets un sāks kust vai sasalst. Šī iemesla dēļ ledus klāj plāns ūdens slānis. Cietā fāzē esošās molekulas pastāvīgi tirgo vietas ar molekulām šķidrajā fāzē. Šī ūdens uzvedība ļauj izmantot sāli ledus kausēšanai.

Uz ledus klātajiem ceļiem pārkaisa sāls izšķīst ūdens plēvē, kas pārklāj ledu, radot šķīdumu vairs tā sasalšanas punktā. Cietās molekulas nonāk šķidrā fāzē, bet vairs nepārvēršas par cieto. Balansa padomi šķidrās fāzes virzienā, arvien vairāk molekulu nonāk šķīdumā, tādējādi kausējot ledu.