Quando le strade sono coperte da una coltre di ghiaccio, il normale viaggio in auto rappresenta un potenziale pericolo, utilizzando il sale comune per coprire le strade che scioglie il ghiaccio. Ma perché funziona? E non farebbe lo zucchero, anche un composto bianco, cristallino, difficile da distinguere dal sale senza assaggiarlo, funziona pure?
Esperimento
Metti tre bottiglie in un freezer casalingo, uno contenente il rubinetto acqua, un secondo con una soluzione salata satura e un terzo con una soluzione satura di zucchero. Troverete che l'acqua del rubinetto si congela come previsto. L'acqua zuccherata diventa fanghiglia con chiazze congelate, ma l'acqua salata non si congela affatto. Questo fenomeno dimostra la depressione del punto di congelamento.
Depressione punto di congelamento
La depressione punto di congelamento si riferisce all'osservazione che una sostanza pura (cioè acqua) ha un punto di fusione /congelamento definito (0 ') C), ma l'aggiunta di un'impurità (es. Sale, zucchero), oltre ad abbassare questa temperatura, si diffonde anche in modo che ci sia un punto di fusione /congelamento meno definito e più diffuso. Maggiore è la quantità di impurità, minore è il punto di fusione /congelamento. In altre parole, la depressione da punto di congelamento è una proprietà colligativa. E quando si tratta di proprietà colligative di soluzioni, è il numero di molecole di soluto che contano, non il tipo di soluto, confrontando due soluzioni, ciascuna contenente la stessa quantità di sale o zucchero, la soluzione salina abbasserà ulteriormente il punto di congelamento . Questo perché 1 grammo di sale contiene più molecole di sale di 1g di zucchero contiene molecole di zucchero.
Concentrazione di soluto
I chimici usano le moli, un'unità di numero uguale al peso molecolare (misurata in dalton) di una sostanza, ma in grammi, per preparare una soluzione con un numero specificato di molecole di soluto. Una talpa di una sostanza ha esattamente lo stesso numero di molecole di una talpa di qualsiasi altra sostanza. Lo zucchero da tavola (saccarosio), C12H22O11, ha un peso molecolare di 342 dalton. Per ottenere una mole di saccarosio, pesare 342 g. Il sale da tavola, NaCl, ha un peso molecolare di 58 dalton. Per ottenere una mole di sale, pesare 58 g. Si noti che è necessario un saccarosio quasi sei volte maggiore per ottenere lo stesso numero di molecole in una mole di sale.
Equilibrio dell'acqua e del ghiaccio
In condizioni normali, l'acqua solida è in equilibrio con acqua liquida a la sua temperatura di congelamento standard di 0 ° C, significa che l'acqua esisterà soddisfatta sia come liquido che come solido e inizierà a sciogliersi o congelarsi. Per questo motivo, il ghiaccio è coperto da un sottile strato di acqua. Le molecole nella fase solida scambiano costantemente i posti con le molecole nella fase liquida. Questo comportamento dell'acqua rende possibile l'uso di sale per sciogliere il ghiaccio.
Ghiaccio di fusione
Il sale cosparso su strade coperte di ghiaccio si dissolve nel film d'acqua che ricopre il ghiaccio, creando una soluzione non più al suo punto di congelamento. Le molecole solide viaggiano nella fase liquida, ma non ritornano più nel solido. Consigli di equilibrio verso la fase liquida, sempre più molecole si trovano in soluzione, sciogliendo così il ghiaccio.
