Wie Salz Eis schmilzt und das Einfrieren verhindert

Salz schmilzt Eis im Wesentlichen, weil die Zugabe von Salz den Gefrierpunkt des Wassers senkt. Wie schmilzt dieses Eis? Nun, es tut es nicht, es sei denn, mit dem Eis ist etwas Wasser verfügbar. Die gute Nachricht ist, dass Sie keinen Wasserbecken benötigen, um den Effekt zu erzielen. Eis ist normalerweise mit einem dünnen Film aus flüssigem Wasser überzogen, was alles ist, was es braucht.

Reines Wasser gefriert bei 0 ° C. Wasser mit Salz (oder einer anderen Substanz darin) gefriert bei einer niedrigeren Temperatur. Wie niedrig diese Temperatur sein wird, hängt vom Enteisungsmittel ab. Wenn Sie Salz in einer Situation auf Eis legen, in der die Temperatur nie den neuen Gefrierpunkt der Salzwasserlösung erreicht, werden Sie keinen Nutzen sehen. Wenn Sie beispielsweise Tafelsalz (Natriumchlorid) bei 0 ° F auf Eis werfen, reicht es nicht aus, das Eis mit einer Schicht Salz zu bedecken. Wenn Sie jedoch dasselbe Salz bei 15 ° F auf Eis legen, kann das Salz ein erneutes Gefrieren des schmelzenden Eises verhindern. Magnesiumchlorid arbeitet bis zu 5 ° F, während Calciumchlorid bis zu -20 ° F arbeitet.

Key Takeaways: Wie Salz Eis schmilzt

• Salz schmilzt Eis und verhindert das erneute Gefrieren des Wassers, indem es den Gefrierpunkt des Wassers senkt. Dieses Phänomen wird als Gefrierpunktserniedrigung bezeichnet.
• Salz hilft nur, wenn etwas flüssiges Wasser zur Verfügung steht. Das Salz muss sich in seinen Ionen auflösen, um zu arbeiten.
• Als Enteisungsmittel werden verschiedene Arten von Salz verwendet. Je mehr Partikel (Ionen) sich beim Auflösen eines Salzes bilden, desto niedriger ist der Gefrierpunkt.

Wie es funktioniert

Salz (NaCl) löst sich in seinen Ionen in Wasser, Na⁺ und Cl^-. Die Ionen diffundieren durch das Wasser und verhindern, dass die Wassermoleküle nahe genug beieinander und in der richtigen Ausrichtung sind, um sich in die feste Form (Eis) zu organisieren. Eis absorbiert Energie aus seiner Umgebung, um den Phasenübergang von fest zu flüssig zu vollziehen. Dies könnte dazu führen, dass reines Wasser wieder gefriert, aber das Salz im Wasser verhindert, dass es sich in Eis verwandelt. Das Wasser wird jedoch kälter als es war. Die Temperatur kann unter den Gefrierpunkt von reinem Wasser fallen.

Das Hinzufügen von Verunreinigungen zu einer Flüssigkeit senkt den Gefrierpunkt. Die Art der Verbindung spielt keine Rolle, aber die Anzahl der Partikel, in die sie in der Flüssigkeit zerfällt, ist wichtig. Je mehr Partikel produziert werden, desto größer ist die Gefrierpunktserniedrigung. Das Auflösen von Zucker in Wasser senkt also auch den Gefrierpunkt von Wasser. Zucker löst sich einfach in einzelnen Zuckermolekülen auf, sodass seine Wirkung auf den Gefrierpunkt geringer ist als bei Zugabe einer gleichen Menge Salz, das in zwei Partikel zerfällt. Salze, die in mehr Partikel zerfallen, wie Magnesiumchlorid (MgCl₂) wirken sich noch stärker auf den Gefrierpunkt aus. Magnesiumchlorid löst sich in drei Ionen auf - ein Magnesiumkation und zwei Chloridanionen.

Auf der anderen Seite kann das Hinzufügen einer kleinen Menge unlöslicher Partikel tatsächlich dazu beitragen, dass Wasser bei einer bestimmten Temperatur gefriert höher Temperatur. Während es ein bisschen Gefrierpunktserniedrigung gibt, ist es in der Nähe der Partikel lokalisiert. Die Partikel wirken als Keimbildungsstellen, die die Eisbildung ermöglichen. Dies ist die Voraussetzung für die Bildung von Schneeflocken in Wolken und wie Skigebiete Schnee erzeugen, wenn es etwas wärmer als kalt ist.

Verwenden Sie Salz zum Schmelzen von Eis - Aktivitäten

• Sie können die Wirkung einer Gefrierpunktserniedrigung selbst dann nachweisen, wenn Sie keinen eisigen Bürgersteig zur Hand haben. Eine Möglichkeit besteht darin, Ihr eigenes Eis in einem Beutel zuzubereiten, in dem das Hinzufügen von Salz zu Wasser eine Mischung ergibt, die so kalt ist, dass Ihre Leckerei einfrieren kann.
• Wenn Sie nur ein Beispiel sehen möchten, wie kaltes Eis plus Salz werden kann, mischen Sie 33 Unzen Salz mit 100 Unzen zerstoßenem Eis oder Schnee. Achtung! Die Mischung hat eine Temperatur von -21 ° C (-6 ° F), die kalt genug ist, um Erfrierungen zu verursachen, wenn Sie sie zu lange halten.
• Um ein besseres Verständnis der Gefrierpunktserniedrigung zu erlangen, untersuchen Sie die Wirkung der Auflösung verschiedener Substanzen in Wasser und notieren Sie die zum Einfrieren erforderliche Temperatur. Gute Beispiele für vergleichbare Substanzen sind Kochsalz (Natriumchlorid), Calciumchlorid und Zucker. Sehen Sie, ob Sie gleiche Massen jeder Substanz im Wasser auflösen können, um einen fairen Vergleich zu erhalten. Natriumchlorid zerfällt in Wasser in zwei Ionen. Calciumchlorid bildet im Wasser drei Ionen. Zucker löst sich in Wasser auf, zerfällt aber nicht in Ionen. Alle diese Substanzen senken den Gefrierpunkt von Wasser.
• Gehen Sie noch einen Schritt weiter und untersuchen Sie die Siedepunkterhöhung, eine weitere kolligative Eigenschaft der Materie. Das Hinzufügen von Zucker, Salz oder Calciumchlorid ändert die Temperatur, bei der das Wasser kocht. Ist der Effekt messbar??