Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Hvorfor gør Rock Salt Is iskolder?

Placer en kop, der indeholder rent vand ud for et, der indeholder saltvand og gradvist sænke omgivelsestemperaturen. Ved ca. 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit) vil det rene vand blive over og gradvist fryses, mens det saltvand forbliver flydende. Ved en bestemt temperatur under det, hvor ferskvandet frøs, vil saltvandet også fryse. Den faktiske temperaturforskel afhænger af saltkoncentrationen. Årsagen til, at dette sker, har at gøre med tilstedeværelsen af ​​saltioner i vandet. De interfererer fysisk med vandmolekylernes tendens til at ligge op i en krystalstruktur.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Saltvand har et lavere frysepunkt end rent vand. Vandet på overfladen af ​​salt is er koldere, så isen føles koldere end rent vand is.

Hvad sker der når vand fryser?

Hvert vandmolekyle er en kombination af ét ilt og to hydrogenatomer arrangeret i en trekant. Dette asymmetriske arrangement giver molekylet en polaritet - den ene side har en netto positiv ladning, mens den anden side er negativ. På grund af denne polaritet er molekylerne tiltrukket af hinanden. Molekylerne er i konstant bevægelse, men vibrerer og bevæger sig om hinanden uophørligt. Når du sænker temperaturen, sænker molekylerne, og fordi de har mindre energi, begynder de at holde sig til hinanden. På frysepunktet er bevægelsesenergien så lav, at molekylerne samles i en solid struktur.

Tilføj noget salt

Natriumchlorid (NaCl) eller rocksalt består af en positiv ladet natriumion og en negativ chlorion bundet sammen ved elektrostatisk attraktion i en gitterstruktur. Når du sætter saltet i vand, bryder polarvandsmolekylerne strukturen og omgiver de enkelte ioner, der spredes i opløsning. Når temperaturen går ned, forstyrrer ionerne vandmolekylernes evne til at danne en krystalstruktur, og blandingen bliver ikke til et fast stof, før du sænker temperaturen under frysepunktet for rent vand. Det nye frysepunkt afhænger af saltkoncentrationen, men det laveste kan gå, er -21,1 C (-5,98 F). Dette sker ved mætning, når der ikke længere opløses salt.

Ice med et lavere frysepunkt Føler koldere

Hvis du henter en frosset terning med saltvand, kan det føle sig koldere end en kube rent vand. Der er et par grunde til dette. Den ene er, at for at blive frosset, skal en saltvandskande have en lavere temperatur end en ren vand isterning.

Den anden grund er, at overfladelaget af vand på terningen også ligger ved en lavere temperatur. På overfladen af ​​hver isterning fortsætter en udvekslingsproces mellem vand i flydende og faste tilstander. Tilstedeværelsen af ​​salt i vandet sænker ligevægtspunktet for denne udveksling ved at sænke det flydende vands frysepunkt. Derfor er det vand, du føler på overfladen af ​​en saltvandskubus, koldere, at det på en ren vandkube. Denne dynamik forhindrer også vand, der kommer i kontakt med isen fra frysning, hvorfor salt synes at smelte is