Varför smälter salt is snabbare än socker?

När vägarna täcks av en isfilm gör vanliga bilar en potentiell fara, och löser isen med vanligt salt för att täcka vägar. Men varför fungerar det här? Och skulle inte socker, också en vit, kristallin förening, svår att skilja från salt utan att smaka, också fungera?

Placera tre flaskor i en hem-frys, en som innehåller kranvatten, en andra med en mättad saltlösning och en tredje med en mättad sockerlösning. Du hittar kranvattnet fryser som förväntat. Sockervattnet blir slush med frysta fläckar, men saltvattnet fryser inte alls. Detta fenomen visar fryspunktsdepression.

Fryspunktsdepression avser observationen att en ren substans (dvs. vatten) har en bestämd smält- / fryspunkt (0'C), men tillsatsen av en orenhet (dvs. salt, socker), samt sänker denna temperatur, sprider den också så att det finns en mindre bestämd, mer diffus smältning / frysning punkt. Ju större föroreningskvantitet desto lägre smält- / fryspunkt. Med andra ord är fryspunktsdepression en kolligativ egenskap. Och när det gäller kolligativa egenskaper hos lösningar är det antalet lösningsmedelsmolekyler som betyder, inte typen av löst ämne, Jämförelse av två lösningar, som vardera innehåller samma mängd salt eller socker, minskar saltlösningen fryspunkten ytterligare. Det beror på att 1 gram salt innehåller fler saltmolekyler än 1 g socker innehåller molekyler socker.

Kemister använder mol, en enhet som är lika med antalet till ett ämnes molekylvikt (uppmätt i dalton) men i gram för att framställa en lösning med ett specificerat antal lösta molekyler. En mol av en substans har exakt samma antal molekyler som en mol av någon annan substans. Bordsocker (sackaros), C12H22O11, har en molekylvikt på 342 dalton. Väg upp 342 g för att få en mol sackaros. Bordsalt, NaCl, har en molekylvikt på 58 dalton. Väg upp 58 g för att få en mol salt. Observera att du behöver nästan sex gånger mer sackaros för att få samma antal molekyler i en mol salt.

Under normala förhållanden är fast vatten i jämvikt med flytande vatten vid normal frysning temperatur på 0'C, vilket innebär att vatten kommer att existera som antingen en vätska eller ett fast ämne och kommer att börja smälta eller frysa. Av denna anledning täcks is av ett tunt lager vatten. Molekyler i fast fas handlas ständigt med molekyler i flytande fas. Detta beteende hos vatten gör det möjligt att använda salt för att smälta is.

Salt som ströts på istäckta vägar löses upp i filmen av vatten som täcker isen och skapar en lösning som inte längre är vid fryspunkten. Fasta molekyler rör sig in i vätskefasen, men förvandlas inte längre tillbaka till det fasta ämnet. Balansera tips mot vätskefasen, fler och fler molekyler befinner sig i lösning och smälter därmed isen.