Eyalet ve belediye hükümetleri sıklıkla yollarda buz çözme maddesi olarak tuz dağıtır. Buzun erime sıcaklığını etkili bir şekilde düşürerek çalışır. Donma noktası depresyonu olarak bilinen bu fenomen, çeşitli bilim projelerinin temelini de sağlar. Projeler, öğrencinin sınıf düzeyine bağlı olarak basitten karmaşığa - matematiksel tahminlerle tamamlanabilir - değişebilir. Ayrıca gerekli ekipman listesinde sadece bir sos tavası ve bir termometre bulunur.
Katılar suda çözündüklerinde küçük, ayrı parçacıklar oluştururlar. Şeker gibi organik maddeler söz konusu olduğunda, parçacıklar ayrı şeker moleküllerinden oluşur. Sodyum klorür olarak da bilinen sofra tuzu gibi tuzlar söz konusu olduğunda, parçacıklar tuzu oluşturan yüklü iyonlardan oluşur. Sudaki parçacıkların mevcudiyeti, suyun sıcaklığı donma noktasına yaklaştıkça su moleküllerinin bir katı oluşturmak üzere birbirine bağlanma kabiliyetine müdahale eder. Donma noktası çökmesi sadece suda değil tüm sıvılarda meydana gelir.
Bir deneyci, tam olarak neyi ölçtüğüne ve onu nasıl ölçtüğüne özellikle dikkat etmelidir. Bu, doğru soruları sormanın temel sorununa iner. Bu özel durumda, deneyci neyin daha hızlı donduğuyla mı yoksa donmanın meydana geldiği sıcaklıkla mı ilgilenmeli? Neyin daha hızlı donduğu sorusu, bir su numunesi ve bir şekerli su numunesi aynı anda bir dondurucuya konulursa, birinin diğerinden önce donacağı anlamına gelir. Ama bu aslında hangi bilgileri sağlayacak? Bir maddenin donma hızı, diğer parametrelerin yanı sıra, çözeltinin
ısı kapasitesi ve madde miktarı. Bu durumda daha iyi seçim, çözeltilerin donduğu sıcaklığı ölçmek olacaktır, çünkü bu daha önemli soruya cevap verir: Sudaki safsızlıklar donma noktasını etkiler mi ve eğer öyleyse nasıl çok?Kimyagerler ve fizikçiler, donma noktası depresyonunun arkasındaki bilimi ve matematiği iyi bir şekilde kurmuşlardır. İleri düzeydeki öğrenciler veya matematiğe büyük ilgi duyanlar için, bir çözümün donma noktası alçalması delta (T) için standart denklem delta (T) = -k * m'dir, burada k, çözücünün molal donma noktası depresyon sabitini temsil eder ve m, çözeltinin molalitesini veya parçacıkların mol bölü kilogramına bölünür. çözücü. Bu gerçekte olduğundan daha karmaşık görünüyor. Deneyde kullanılan tek çözücünün su olduğunu varsayarsak, k = 1.86. Ayrıca, sakaroz olarak da bilinen şeker, 342.3'lük bir moleküler ağırlık sergiler. Donma noktası alçalması denklemi artık delta (T) = -1.86 * (gram sakaroz / 342.3 / kg su) olarak basitleştirilmiştir. Örneğin, 10 gram sakaroz 100 mL suda çözülürse, 100 mL = 100 g = 0.100 kg ve delta (T) = -1.86 * (10 / 342.3 / 0.1) = -0.54 santigrat derece. Bu nedenle, bu çözelti, saf suyun donma noktasının 0,54 santigrat derece altındaki bir sıcaklıkta donmalıdır.
Adım 3'teki denklemin yeniden düzenlenmesi, bir deneycinin delta (T) ölçmesine ve daha sonra sakarozun moleküler ağırlığı MW için çözmesine izin verecektir. Yani MW = (-1.86 * gram sakaroz) / (delta (T) * kg su). Aslında, birçok lise ve üniversite düzeyindeki kimya öğrencisi, bilinmeyen bir maddenin moleküler ağırlığını deneysel olarak belirledikleri deneyler yapar. Yöntem, k değerinin 0,52'ye değişmesi dışında kaynama noktalarıyla ilgili olarak da çalışır.
