Atunci când drumurile sunt acoperite de o pătură de gheață, ceea ce face ca călătoria obișnuită a mașinilor să fie un pericol potențial, utilizarea sării obișnuite pentru a acoperi drumurile dizolvă gheața. Dar de ce funcționează acest lucru? Și nu ar funcționa și zahărul, de asemenea un compus alb, cristalin, greu de distins de sare fără gust?
Experiment
Așezați trei sticle într-un congelator, unul conținând apă de la robinet, al doilea cu o soluție saturată de sare și al treilea cu o soluție saturată de zahăr. Apa de la robinet se va îngheța așa cum era de așteptat. Apa de zahăr devine moale cu plasturi înghețați, dar apa sărată nu va îngheța deloc. Acest fenomen demonstrează depresia punctului de îngheț.
Depresia punctului de îngheț
Depresia punctului de îngheț se referă la observația că o substanță pură (adică apă) are un punct de topire / înghețare definit (0'C), dar adăugarea unei impurități (adică sare, zahăr), precum și scăderea acestei temperaturi, o răspândește, astfel încât există o topire / înghețare mai puțin definită, mai difuză punct. Cu cât cantitatea de impuritate este mai mare, cu atât punctul de topire / îngheț este mai mic. Cu alte cuvinte, depresia punctului de îngheț este o proprietate coligativă. Și când vine vorba de proprietățile coligative ale soluțiilor, este numărul de molecule de solut care contează, nu tipul de solut, Comparând două soluții, fiecare conținând aceeași cantitate fie de sare, fie de zahăr, soluția de sare va reduce punctul de îngheț mai departe. Acest lucru se datorează faptului că 1 gram de sare conține mai multe molecule de sare decât 1 g de zahăr conține molecule de zahăr.
Concentrația soluției
Chimiștii folosesc alunițe, o unitate egală ca număr cu greutatea moleculară (măsurată în daltoni) a unei substanțe, dar în grame, pentru a prepara o soluție cu un număr specificat de molecule dizolvate. Un mol al unei substanțe are exact același număr de molecule ca un mol al oricărei alte substanțe. Zaharul de masă (zaharoza), C12H22O11, are o greutate moleculară de 342 daltoni. Pentru a obține un mol de zaharoză, cântăriți 342g. Sarea de masă, NaCI, are o greutate moleculară de 58 daltoni. Pentru a obține un mol de sare, cântăriți 58g. Observați că aveți nevoie de aproape șase ori mai mult zaharoză pentru a obține același număr de molecule într-un mol de sare.
Echilibrul de gheață și apă
În condiții normale, apa solidă este în echilibru cu apa lichidă la înghețarea standard temperatura de 0'C, adică apa va exista mulțumită fie ca lichid, fie ca solid și va începe să se topească sau înghețați. Din acest motiv, gheața este acoperită de un strat subțire de apă. Moleculele în faza solidă tranzacționează constant locuri cu moleculele în faza lichidă. Acest comportament al apei face posibilă utilizarea sării pentru a topi gheața.
Gheață care se topește
Sarea stropită pe drumurile acoperite de gheață se dizolvă în pelicula de apă care acoperă gheața, creând o soluție care nu mai este la punctul său de îngheț. Moleculele solide se deplasează în faza lichidă, dar nu se mai transformă înapoi în solid. Balanțele se îndreaptă spre faza lichidă, din ce în ce mai multe molecule se găsesc în soluție, topind astfel gheața.