Come il sale scioglie il ghiaccio e previene il congelamento

Il sale fonde il ghiaccio essenzialmente perché l'aggiunta di sale abbassa il punto di congelamento dell'acqua. Come si scioglie il ghiaccio? Bene, a meno che non ci sia un po 'd'acqua disponibile con il ghiaccio. La buona notizia è che non è necessario uno specchio d'acqua per ottenere l'effetto. Il ghiaccio è in genere ricoperto da un sottile film di acqua liquida, che è tutto ciò che serve.

L'acqua pura si congela a 0 ° C (32 ° F). L'acqua con sale (o qualsiasi altra sostanza al suo interno) si congela a una temperatura più bassa. Quanto sarà bassa questa temperatura dipende dall'agente antigelo. Se metti il ​​sale sul ghiaccio in una situazione in cui la temperatura non raggiungerà mai il nuovo punto di congelamento della soluzione di acqua salata, non vedrai alcun beneficio. Ad esempio, lanciare sale da tavola (cloruro di sodio) sul ghiaccio quando è 0 ° F non farà altro che rivestire il ghiaccio con uno strato di sale. D'altra parte, se si mette lo stesso sale sul ghiaccio a 15 ° F, il sale sarà in grado di impedire il congelamento del ghiaccio che si scioglie. Il cloruro di magnesio funziona fino a 5 ° F mentre il cloruro di calcio funziona fino a -20 ° F.

Key Takeaways: come il sale scioglie il ghiaccio

• Il sale scioglie il ghiaccio e aiuta a mantenere il congelamento dell'acqua abbassando il punto di congelamento dell'acqua. Questo fenomeno si chiama depressione del punto di congelamento.
• Il sale aiuta solo se c'è un po 'di acqua liquida disponibile. Il sale deve dissolversi nei suoi ioni per funzionare.
• Diversi tipi di sale sono usati come agenti antigelo. Più particelle (ioni) si formano quando un sale si dissolve, più abbassa il punto di congelamento.

Come funziona

Il sale (NaCl) si dissolve nei suoi ioni in acqua, Na⁺ e Cl^-. Gli ioni si diffondono in tutta l'acqua e impediscono alle molecole di acqua di avvicinarsi abbastanza insieme e nel giusto orientamento per organizzarsi nella forma solida (ghiaccio). Il ghiaccio assorbe energia dai suoi dintorni per subire la transizione di fase dal solido al liquido. Ciò potrebbe causare il congelamento dell'acqua pura, ma il sale nell'acqua impedisce che si trasformi in ghiaccio. Tuttavia, l'acqua diventa più fredda di quanto non fosse. La temperatura può scendere al di sotto del punto di congelamento dell'acqua pura.

L'aggiunta di qualsiasi impurità a un liquido abbassa il suo punto di congelamento. La natura del composto non ha importanza, ma il numero di particelle in cui si rompe nel liquido è importante. Più particelle vengono prodotte, maggiore è la depressione del punto di congelamento. Quindi, la dissoluzione dello zucchero nell'acqua abbassa anche il punto di congelamento dell'acqua. Lo zucchero si dissolve semplicemente in singole molecole di zucchero, quindi il suo effetto sul punto di congelamento è inferiore a quello che otterresti aggiungendo una pari quantità di sale, che si rompe in due particelle. Sali che si rompono in più particelle, come il cloruro di magnesio (MgCl₂) hanno un effetto ancora maggiore sul punto di congelamento. Il cloruro di magnesio si dissolve in tre ioni: un catione di magnesio e due anioni di cloruro.

D'altro canto, l'aggiunta di una minuscola quantità di particelle insolubili può effettivamente aiutare il congelamento dell'acqua a più alto temperatura. Mentre c'è un po 'di depressione del punto di congelamento, è localizzata vicino alle particelle. Le particelle agiscono come siti di nucleazione che consentono la formazione di ghiaccio. Questa è la premessa alla base della formazione di fiocchi di neve nelle nuvole e di come le stazioni sciistiche fanno la neve quando fa un po 'caldo che freddo.

Usa il sale per sciogliere il ghiaccio - Attività

• Puoi dimostrare tu stesso l'effetto della depressione del punto di congelamento, anche se non hai un marciapiede ghiacciato a portata di mano. Un modo è quello di preparare il tuo gelato in un bagaglio, dove l'aggiunta di sale all'acqua produce una miscela così fredda da congelare il trattamento.
• Se vuoi solo vedere un esempio di come può ottenere ghiaccio freddo più sale, mescola 33 once di sale con 100 once di ghiaccio tritato o neve. Stai attento! La miscela sarà di circa -6 ° F (-21 ° C), che è abbastanza fredda da darti il ​​congelamento se la tieni troppo a lungo.
• Ottieni una migliore comprensione della depressione del punto di congelamento esaminando l'effetto della dissoluzione di diverse sostanze nell'acqua e rilevando la temperatura necessaria per congelarla. Buoni esempi di sostanze da confrontare sono sale da tavola (cloruro di sodio), cloruro di calcio e zucchero. Vedi se riesci a sciogliere masse uguali di ogni sostanza nell'acqua per ottenere un confronto equo. Il cloruro di sodio si rompe in due ioni in acqua. Il cloruro di calcio forma tre ioni in acqua. Lo zucchero si dissolve in acqua, ma non si rompe in alcun ione. Tutte queste sostanze abbassano il punto di congelamento dell'acqua.
• Fai un ulteriore passo nell'esperimento esplorando l'elevazione del punto di ebollizione, un'altra proprietà colligativa della materia. L'aggiunta di zucchero, sale o cloruro di calcio cambierà la temperatura alla quale l'acqua bolle. L'effetto è misurabile?