Het is een beetje onnauwkeurig om te zeggen dat zout ijs smelt, hoewel dat zeker zo is bij temperaturen rond het normale vriespunt. Het is nauwkeuriger om te zeggen dat zout het vriespunt van water verlaagt, en dat doet het door op te lossen. Het is niet alleen zout dat dit kan; elke stof die oplost in water verlaagt het vriespunt. Dat is inclusief steenzout. Omdat steenzoutkorrels echter groter zijn dan tafelzoutkorrels en meer onoplosbare onzuiverheden bevatten, lossen ze niet zo goed op en verlagen ze het vriespunt niet zo veel.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Steenzout en tafelzout verlagen beide het vriespunt van water door erin op te lossen. Omdat steenzoutdeeltjes groter zijn en onzuiverheden bevatten, verlagen de steenzoutdeeltjes het vriespunt niet zo veel als tafelzout.
Stoffen die oplossen in water
Het watermolecuul is polair. Wanneer een paar waterstofatomen bindt met een zuurstofatoom om H. te vormen2O, ze schikken zich asymmetrisch, als spreekwoordelijke Mickey Mouse-oren. Dit geeft het molecuul een netto positieve lading aan de ene kant en een negatieve lading aan de andere. Met andere woorden, elk watermolecuul is als een kleine magneet.
Om een stof in water op te lossen, moet het ook een polair molecuul zijn, of het moet in staat zijn om in polaire moleculen te breken. De grote organische moleculen waaruit motorolie en benzine bestaan, zijn voorbeelden van niet-polaire moleculen die niet oplossen. Wanneer polaire moleculen in het water komen, trekken ze watermoleculen aan, die hen omringen en ze in oplossing brengen.
Zout lost zo goed op omdat het in water volledig uiteenvalt in positieve en negatieve ionen. Hoe meer zout je in de oplossing brengt, hoe hoger de concentratie van ionen wordt totdat er geen watermoleculen meer over zijn om ze te omringen. Op dat moment is de oplossing verzadigd en kan er geen zout meer oplossen.
Hoe zout het vriespunt beïnvloedt
Wanneer water bevriest, hebben watermoleculen niet genoeg energie om in vloeibare toestand te blijven, en de elektrostatische aantrekkingskracht tussen hen dwingt hen tot een vaste structuur. Anders bekeken, wanneer water smelt, krijgen de moleculen genoeg energie om te ontsnappen aan de krachten die hen tot een vaste structuur binden. Bij het normale vriespunt (32 F of 0 C) is er een evenwicht tussen deze twee processen. Het aantal moleculen dat de vaste toestand binnengaat is hetzelfde als het aantal dat de vloeibare toestand binnengaat.
Opgeloste stoffen zoals zout nemen ruimte tussen de moleculen in en werken elektrostatisch om ze uit elkaar te houden, waardoor de watermoleculen langer in vloeibare toestand kunnen blijven. Dit verstoort het evenwicht bij het normale vriespunt. Er smelten meer moleculen dan dat er moleculen zijn die bevriezen, dus het water smelt. Als je de temperatuur echter verlaagt, bevriest het water weer. De aanwezigheid van zout zorgt ervoor dat de vriestemperatuur daalt en blijft afnemen met de zoutconcentratie totdat de oplossing verzadigd is.
Steenzout werkt niet zo goed als tafelzout
Zowel steenzout als tafelzout hebben dezelfde chemische formule, NaCl, en lossen beide op in water. Het belangrijkste verschil tussen beide is dat steenzoutkorrels groter zijn, waardoor ze niet zo snel oplossen. Wanneer watermoleculen een grote korrel omringen, strippen ze geleidelijk ionen van het oppervlak, en die ionen moeten in oplossing afdrijven voordat de watermoleculen in contact kunnen komen met ionen dieper in de korrel. Dit proces kan zo langzaam verlopen dat het water kan bevriezen voordat al het zout is opgelost.
Een ander probleem met steenzout is dat het ongeraffineerd is en onoplosbare onzuiverheden kan bevatten. Deze onzuiverheden kunnen in oplossing afdrijven, maar ze worden niet omringd door watermoleculen en hebben geen invloed op de aantrekkingskracht die de watermoleculen op elkaar hebben. Afhankelijk van de concentratie van deze onzuiverheden is er per gewichtseenheid minder zout beschikbaar dan in geraffineerd tafelzout.