Hoe verlaagt zout het vriespunt van water?

Wanneer het winterseizoen aanbreekt, heb je waarschijnlijk gezien dat de afdeling snelwegen zout op de weg strooide om het ijs te smelten.

En het betere eenvoudige voorbeeld waar je dit soort toestanden zult zien, is bij ons thuis. Wanneer we ons voorbereiden om thuis ijs te maken, gebruiken we zout als een van de ingrediënten om de temperatuur te verlagen.

In de bovenstaande scenario's gebruiken we zout.

Maar wist je de reden erachter?

Waarom doen we dat?

Waarom verlaagt zout het vriespunt van water?

Hoe verlaagt zout het vriespunt van water?

Als je ijs maakt, moet de temperatuur rond het ijsmengsel lager zijn dan 32 F als je wilt dat het mengsel bevriest. Zout gemengd met ijs creëert een pekel met een temperatuur lager dan 32 F. Wanneer je voegt zout toe aan het ijswater, je verlaagt de smelttemperatuur van het ijs tot 0 F of zo. De pekel is zo koud dat het ijsmengsel gemakkelijk bevriest.

Maar hoe zit het met plaatsen als Antarctica, Groenland en Canada, het zoete water in de lucht bevriest tot sneeuw en valt op het land zonder een smeltseizoen om er vanaf te komen. Na verloop van tijd stapelt deze sneeuw zich op en wordt deze samengeperst tot een gletsjer.

Het typische vriespunt van zoet water is 0° Celsius [32° Fahrenheit]. Over het algemeen zijn watermoleculen samengesteld uit waterstof en watermoleculen en zijn ze aan elkaar gebonden tot een kristallijne structuur van ijs. Uiteindelijk bewegen de moleculen zo langzaam dat ze niet meer kunnen ontsnappen aan de intermoleculaire aantrekkingen tussen watermoleculen. Als gevolg van deze krachten vormt zich een rooster van watermoleculen en wordt water ijs.

Tijdens deze faseverandering komen watermoleculen met dezelfde snelheid de vaste stof binnen en verlaten. Zout verstoort dit evenwicht door simpelweg aanwezig te zijn. Door toevoeging van zout zijn er minder watermoleculen aanwezig op het grensvlak tussen vloeibaar en vast. Met andere woorden, zoutdeeltjes zorgen ervoor dat de watermoleculen niet opnieuw in de vaste fase kunnen komen, dus er gaan meer watermoleculen naar buiten en minder naar de vaste stof.

Als de temperatuur nog verder daalt, gaan de watermoleculen weg de vaste fase zal nog verder vertragen en de snelheid zal uiteindelijk overeenkomen met de snelheid waarmee watermoleculen de vaste stof kunnen vinden in de aanwezigheid van zout. Wanneer de snelheid waarmee water de vaste stof verlaat in evenwicht is met de snelheid waarmee watermoleculen binnenkomen, wordt een nieuw (lager) vriespunt vastgesteld.

Gemiddeld heeft zeewater in de oceanen van de wereld een zoutgehalte van ongeveer 3,5 procent (35 g/L, of 0,600 M). Met andere woorden, elke kilogram zeewater bevat ongeveer 35 gram (1,2 oz) opgeloste zouten, voornamelijk natrium (Na ⁺ ) en chloride (Cl ^- ) ionen aanwezig zijn. Als gevolg van deze zouten is zeewater dichter dan zowel zoet als zuiver water. Daarom neemt het vriespunt van zeewater af naarmate de zoutconcentratie toeneemt.

Hoewel het zoutgehalte van oceaanwater varieert, verlaagt dit het vriespunt van oceaanwater tot ongeveer -1,8°C of 28,8°F. Dus oceaanwater zal bevriezen.

Een andere factor die het bevriezen van oceaanwater beïnvloedt, is de oceaanstroming. Oceaanstroom kan worden omschreven als thermische convectie gecombineerd om grootschalige stromen van oceaanwater te creëren. Deze constante beweging van het oceaanwater helpt voorkomen dat de watermoleculen bevriezen in de enigszins stationaire toestand van ijskristallen. Als gevolg hiervan worden alleen echt koude gebieden, zoals de Noordpool of de Zuidpool, meestal koud genoeg om het oceaanwater te laten bevriezen.

Beduidend belangrijker is dat de oceaanstromingen continu warm water uit de equatoriale regio's naar de koudere oceaanregio's.

© WOC-artikel
Om contact op te nemen met de auteur mail:[email protected]