Topienie śniegu i lodu z solą
Właściwości koligatywne i depresja punktu zamarzania
Dave King/Getty Images
Jeśli mieszkasz na obszarze o zimnej i mroźnej zimie, prawdopodobnie doświadczyłeś soli na chodnikach i drogach. Dzieje się tak, ponieważ sól służy do topienia lodu i śniegu oraz zapobiegania ich ponownemu zamarzaniu. Sól jest również używana do produkcji domowe lody . W obu przypadkach sól działa poprzez obniżenie topnienia lub zamrożenie punkt wody . Efekt jest określany jako „ obniżenie temperatury zamarzania .
Jak działa depresja punktu zamarzania
Dodając sól do wody, wprowadzasz do wody rozpuszczone obce cząstki. Temperatura zamarzania wody obniża się wraz z dodawaniem większej ilości cząstek, aż do punktu, w którym sól przestanie się rozpuszczać. Na roztwór soli kuchennej ( chlorek sodu , NaCl) w wodzie, ta temperatura wynosi -21 C (-6 F) w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. W prawdziwym świecie, na prawdziwym chodniku, chlorek sodu może topić lód tylko do około -9 C (15 F).
Właściwości koligatywne
Depresja punktu zamarzania jest koligatywną właściwością wody. Właściwość koligatywna to taka, która zależy od liczby cząstek w substancji. Wszystkie ciekłe rozpuszczalniki z rozpuszczonymi cząsteczkami (substancje rozpuszczone) wykazują właściwości koligatywne . Inne właściwości koligatywne obejmują podwyższenie temperatury wrzenia , obniżenie ciśnienia pary i ciśnienie osmotyczne.
Więcej cząstek oznacza większą moc topnienia
Chlorek sodu nie jest jedyną solą używaną do odladzania i niekoniecznie jest najlepszym wyborem. Chlorek sodu rozpuszcza się na dwa typy cząstek: jeden jon sodu i jeden jon chlorku na cząsteczkę chlorku sodu. Związek, który daje więcej jonów do roztworu wodnego, obniżyłby temperaturę zamarzania wody bardziej niż sól. Na przykład chlorek wapnia (CaCldwa) rozpuszcza się na trzy jony (jeden wapnia i dwa chloru) i obniża temperaturę zamarzania wody bardziej niż chlorek sodu.
Sole używane do topienia lodu
Oto kilka typowych związków odladzających, a także ichwzory chemiczne, zakres temperatur, zalety i wady:
| Nazwa | Formuła | Najniższa temperatura praktyczna | Plusy | Cons |
| Siarczan amonu | (NH4)dwaWIĘC4 | -7 stopni Celsjusza (20 F) | Nawóz | Uszkodzenia betonu |
| Chlorek wapnia | CaCldwa | -29 stopni Celsjusza (-20 F) | Topi lód szybciej niż chlorek sodu | Przyciąga wilgoć, powierzchnie śliskie poniżej -18°C (0°F) |
| Octan wapniowo-magnezowy (CMA) | Węglan wapnia CaCO3, węglan magnezu MgCO3i kwas octowy CH3COOH | -9 stopni Celsjusza (15 F) | Najbezpieczniejszy dla betonu i roślinności | Działa lepiej, aby zapobiec ponownemu oblodzeniu niż jako środek do usuwania lodu |
| Chlorek magnezu | MgCldwa | -15 stopni Celsjusza (5 F) | Topi lód szybciej niż chlorek sodu | Przyciąga wilgoć |
| Octan potasu | CH3GOTOWAĆ | -9 stopni Celsjusza (15 F) | Ulegające biodegradacji | Żrący |
| Chlorek potasu | KCl .Name | -7 stopni Celsjusza (20 F) | Nawóz | Uszkodzenia betonu |
| Chlorek sodu (sól kamienna, halit) | NaCl | -9 stopni Celsjusza (15 F) | Utrzymuje chodniki w suchości | Działa żrąco, uszkadza beton i roślinność |
| Mocznik | NHdwaCONHdwa | -7 stopni Celsjusza (20 F) | Nawóz | Gatunek rolniczy jest żrący |
Czynniki wpływające na wybór soli
Chociaż niektóre sole są bardziej skuteczne w topieniu lodu niż inne, niekoniecznie oznacza to, że są najlepszym wyborem do określonego zastosowania. Chlorek sodu jest używany do produkcji lodów, ponieważ jest niedrogi, łatwo dostępny i nietoksyczny. Jednak chlorek sodu (NaCl) jest unikany do zasolenia dróg i chodników, ponieważ sód może gromadzić się i zaburzać równowagę elektrolitów w roślinach i dzikich zwierzętach, a także może powodować korozję samochodów. Chlorek magnezu topi lód szybciej niż chlorek sodu, ale przyciąga wilgoć, co może prowadzić do śliskich warunków. Wybór soli do topienia lodu zależy od jej kosztu, dostępności, wpływu na środowisko, toksyczności i reaktywności, a także od jej optymalnej temperatury.