Trochę nieprawdziwe jest stwierdzenie, że sól topi lód, chociaż zdecydowanie tak to wygląda w temperaturach zbliżonych do normalnego punktu zamarzania. Bardziej trafne jest stwierdzenie, że sól obniża temperaturę zamarzania wody, a robi to poprzez rozpuszczanie. Nie tylko sól może to zrobić; każda substancja, która rozpuszcza się w wodzie, obniża temperaturę zamarzania. Obejmuje to sól kamienną. Jednakże, ponieważ granulki soli kamiennej są większe niż granulki soli kuchennej i zawierają więcej nierozpuszczalnych zanieczyszczeń, nie rozpuszczają się tak dobrze i nie obniżają tak bardzo temperatury zamarzania.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Sól kamienna i sól kuchenna obniżają temperaturę zamarzania wody, rozpuszczając się w niej. Ponieważ cząstki soli kamiennej są większe i zawierają zanieczyszczenia, cząstki soli kamiennej nie obniżają temperatury zamarzania tak bardzo, jak sól kuchenna.
Substancje rozpuszczające się w wodzie
Cząsteczka wody jest polarna. Gdy para atomów wodoru łączy się z atomem tlenu, tworząc H
2O, układają się asymetrycznie, jak przysłowiowe uszy Myszki Miki. Daje to cząsteczce ładunek dodatni netto z jednej strony i ładunek ujemny z drugiej. Innymi słowy, każda cząsteczka wody jest jak maleńki magnes.Aby substancja rozpuściła się w wodzie, musi być również cząsteczką polarną lub musi być zdolna do rozbicia się na cząsteczki polarne. Duże cząsteczki organiczne, które tworzą olej silnikowy i benzynę, są przykładami cząsteczek niepolarnych, które się nie rozpuszczają. Kiedy cząsteczki polarne dostają się do wody, przyciągają otaczające je cząsteczki wody i przenoszą je do roztworu.
Sól rozpuszcza się tak dobrze, ponieważ całkowicie dysocjuje w wodzie na jony dodatnie i ujemne. Im więcej soli wprowadzisz do roztworu, tym wyższe będzie stężenie jonów, aż nie pozostaną w nich żadne cząsteczki wody. W tym momencie roztwór jest nasycony i sól nie może się już rozpuścić.
Jak sól wpływa na punkt zamarzania
Gdy woda zamarza, cząsteczki wody nie mają wystarczającej energii, aby pozostać w stanie ciekłym, a przyciąganie elektrostatyczne między nimi zmusza je do utworzenia stałej struktury. Patrząc z innej strony, gdy woda topi się, cząsteczki zyskują wystarczającą ilość energii, aby uciec od sił wiążących je w stałą strukturę. W normalnej temperaturze zamarzania (32 F lub 0 C) istnieje równowaga między tymi dwoma procesami. Liczba cząsteczek wchodzących w stan stały jest taka sama jak liczba wchodzących w stan ciekły.
Substancje rozpuszczone, takie jak sól, zajmują przestrzeń między cząsteczkami i działają elektrostatycznie, aby je rozdzielić, co pozwala cząsteczkom wody pozostać w stanie ciekłym przez dłuższy czas. To zaburza równowagę w normalnej temperaturze zamarzania. Jest więcej cząsteczek topiących się niż cząsteczek, które zamarzają, więc woda topi się. Jeśli jednak obniżysz temperaturę, woda ponownie zamarznie. Obecność soli powoduje spadek temperatury zamrażania, która nadal spada wraz ze stężeniem soli, aż do nasycenia roztworu.
Sól kamienna nie działa tak dobrze jak sól kuchenna
Zarówno sól kamienna, jak i sól kuchenna mają ten sam wzór chemiczny, NaCl, i obie rozpuszczają się w wodzie. Główna różnica między nimi polega na tym, że granulki soli kamiennej są większe, więc nie rozpuszczają się tak szybko. Gdy cząsteczki wody otaczają dużą granulkę, stopniowo usuwają z powierzchni jony, a te jony muszą dryfować do roztworu, zanim cząsteczki wody będą mogły wejść w kontakt z jonami głębiej wewnątrz granulka. Proces ten może przebiegać tak wolno, że woda może zamarznąć, zanim cała sól się rozpuści.
Innym problemem związanym z solą kamienną jest to, że jest nierafinowana i może zawierać nierozpuszczalne zanieczyszczenia. Te zanieczyszczenia mogą odpłynąć do roztworu, ale nie będą otoczone cząsteczkami wody i nie będą wpływać na wzajemne przyciąganie cząsteczek wody. W zależności od stężenia tych zanieczyszczeń dostępna jest mniejsza ilość soli na jednostkę masy niż w przypadku rafinowanej soli kuchennej.