Hoe zout ijs smelt en bevriezing voorkomt

Zout smelt ijs in wezen omdat het toevoegen van zout het vriespunt van het water verlaagt. Hoe smelt dit ijs? Nou, dat doet het niet, tenzij er een beetje water beschikbaar is met het ijs. Het goede nieuws is dat je geen plas water nodig hebt om het effect te bereiken. IJs is meestal bedekt met een dunne laag vloeibaar water, dat is alles wat nodig is.

Zuiver water bevriest bij 32 ° F (0 ° C). Water met zout (of een andere substantie erin) zal bij een lagere temperatuur bevriezen. Hoe laag deze temperatuur zal zijn, hangt af van het ijsbestrijdingsmiddel. Als u zout op ijs aanbrengt in een situatie waarin de temperatuur nooit het nieuwe vriespunt van de zoutwateroplossing bereikt, zult u geen enkel voordeel zien. Als je bijvoorbeeld tafelzout (natriumchloride) op ijs gooit als het 0 ° F is, is er niets anders dan het ijs bedekken met een laag zout. Aan de andere kant, als je hetzelfde zout op ijs op 15 ° F legt, kan het zout voorkomen dat smeltend ijs opnieuw bevriest. Magnesiumchloride werkt tot 5 ° F, terwijl calciumchloride werkt tot -20 ° F.

Belangrijkste afhaalrestaurants: How Salt Smelt Ice

• Zout smelt ijs en helpt voorkomen dat water opnieuw bevriest door het vriespunt van water te verlagen. Dit fenomeen wordt vriespuntdepressie genoemd.
• Zout helpt alleen als er een beetje vloeibaar water beschikbaar is. Het zout moet oplossen in zijn ionen om te werken.
• Verschillende soorten zout worden gebruikt als ijsbestrijdingsmiddelen. Hoe meer deeltjes (ionen) worden gevormd wanneer een zout oplost, hoe meer het het vriespunt verlaagt.

Hoe het werkt

Zout (NaCl) lost op in zijn ionen in water, Na⁺ en Cl^-. De ionen diffunderen door het water en verhinderen dat de watermoleculen dicht genoeg bij elkaar en in de juiste oriëntatie komen om zich in de vaste vorm (ijs) te organiseren. IJs absorbeert energie uit zijn omgeving en ondergaat de fase-overgang van vast naar vloeibaar. Hierdoor kan zuiver water opnieuw bevriezen, maar het zout in het water voorkomt dat het in ijs verandert. Het water wordt echter kouder dan het was. De temperatuur kan onder het vriespunt van zuiver water dalen.

Het toevoegen van enige onzuiverheid aan een vloeistof verlaagt het vriespunt. De aard van de verbinding doet er niet toe, maar het aantal deeltjes dat het in de vloeistof aanbreekt is belangrijk. Hoe meer deeltjes er worden geproduceerd, hoe groter de vriespuntverlaging. Dus het oplossen van suiker in water verlaagt ook het vriespunt van water. Suiker lost eenvoudig op in afzonderlijke suikermoleculen, dus het effect op het vriespunt is minder dan wanneer je een gelijke hoeveelheid zout zou toevoegen, dat in twee deeltjes breekt. Zouten die in meer deeltjes breken, zoals magnesiumchloride (MgCl₂) hebben een nog groter effect op het vriespunt. Magnesiumchloride lost op in drie ionen - een magnesiumkation en twee chloride-anionen.

Aan de andere kant kan het toevoegen van een kleine hoeveelheid onoplosbare deeltjes zelfs helpen om water te bevriezen bij een hoger temperatuur. Hoewel er een beetje vriespuntverlaging is, bevindt deze zich in de buurt van de deeltjes. De deeltjes werken als nucleatieplaatsen die ijsvorming mogelijk maken. Dit is het uitgangspunt achter de vorming van sneeuwvlokken in wolken en hoe skigebieden sneeuw maken als het lichtjes opwarmt dan vriest.

Gebruik zout om ijs te smelten - Activiteiten

• Je kunt zelf het effect van een vriespuntdepressie aantonen, zelfs als je geen ijzige stoep bij de hand hebt. Een manier is om je eigen ijs te maken in een zakje, waar het toevoegen van zout aan water een mengsel oplevert dat zo koud is dat het je traktatie kan bevriezen.
• Als je alleen een voorbeeld wilt zien van hoe koud ijs plus zout kan worden, meng je 33 ons zout met 100 ons gemalen ijs of sneeuw. Doe voorzichtig! Het mengsel zal ongeveer -6 ° F (-21 ° C) zijn, dat koud genoeg is om je bevriezing te geven als je het te lang vasthoudt.
• Krijg een beter begrip van vriespuntdepressie door het effect van het oplossen van verschillende stoffen in water te onderzoeken en de temperatuur op te merken die nodig is om het te bevriezen. Goede voorbeelden van te vergelijken stoffen zijn tafelzout (natriumchloride), calciumchloride en suiker. Kijk of je gelijke massa's van elke stof in het water kunt oplossen om een ​​eerlijke vergelijking te krijgen. Natriumchloride breekt in water in twee ionen. Calciumchloride vormt drie ionen in water. Suiker lost op in water, maar het breekt niet in ionen. Al deze stoffen verlagen het vriespunt van water.
• Ga nog een stap verder met het onderzoeken van kookpuntverhoging, een andere eigenschap van materie. Het toevoegen van suiker, zout of calciumchloride verandert de temperatuur waarbij water kookt. Is het effect meetbaar?