Waarom Zout Het Bevriespunt van Water Verlaagt: De Wetenschap Achter Ijs Smelten

Wanneer het winterseizoen aankomt, heb je waarschijnlijk de wegenwacht beobachtet zout op de weg strooien om het ijs te doen smelten.

En het betere eenvoudige voorbeeld waar je deze conditie zult observeren is in onze huizen. Wanneer we ons voorbereiden om ijs te maken in onze huizen, 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 bevriespunt van water?

Hoe verlaagt zout het bevriespunt van water?

Wanneer je ijs maakt, moet de temperatuur rond het ijsmengsel lager zijn dan 32°F (0°C) als je wilt dat het mengsel bevriest. Zout gemengd met ijs creëert een zoutwateroplossing die een temperatuur lager heeft dan 32°F. Wanneer je zout toevoegt aan het ijswater, verlaag je de smelttemperatuur van het ijs tot ongeveer 0°F (-18°C). De zoutwateroplossing is zo koud dat het het ijsmengsel gemakkelijk doet bevriezen.

Maar wat met plaatsen zoals Antarctica, Groenland en Canada waar het zoete water in de luft bevriest tot sneeuw en op het land valt zonder een smeltseizoen om eraf te komen. Met de tijd bouwt deze sneeuw op en compacteert tot een gletsjer.

Het typische bevriespunt van zoet water is 0°C [32°F]. Over het algemeen zijn watermoleculen samengesteld uit waterstof en zuurstof en ze hebben zich gebonden in een kristallijne structuur van ijs. Uiteindelijk bewegen de moleculen zo langzaam dat ze de intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen watermoleculen niet meer kunnen ontkomen. Als resultaat van deze krachten vormt zich een rooster van watermoleculen en wordt water ijs.

Tijdens deze fasetransformatie treden watermoleculen en verlaten het vaste even snel. Zout verstoort dit evenwicht door simpelweg aanwezig te zijn. Met de toevoeging van zout, zijn er minder watermoleculen aanwezig aan de interface tussen vloeistof en vast. Met andere woorden, zoutdeeltjes blokkeren de watermoleculen om terug te keren in de vaste fase, zodat meer watermoleculen vertrekken en minder de vaste fase binnengaan.

Wanneer de temperatuur verder daalt, zullen de watermoleculen die het vaste verlaten, nog verder vertragen en de snelheid zal uiteindelijk overeenkomen met de snelheid waarmee watermoleculen het vaste in de aanwezigheid van zout kunnen vinden. Wanneer de snelheid waarmee water het vaste verlaat, de snelheid balanciert waarmee watermoleculen binnengaan, wordt een nieuw (lager) bevriespunt gevestigd.

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

Hoewel de zoutheid van oceaanwater varieert, verlaagt dit het bevriespunt 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 oceaanstroom. Oceaanstroom kan beschreven worden als thermische convectie gecombineerd om grootschalige stromen van oceaanwater te creëren. Deze constante beweging van het oceaanwater helpt de watermoleculen te verhinderen om te bevriezen in de enigszins stationaire toestand van ijkristallen. Als resultaat krijgen alleen echt koude gebieden, zoals de Noordpool of de Zuidpool, meestal koud genoeg voor oceaanwater om te bevriezen.

Nog signifikanter, de oceaanstrommen pompen continu warm water van de equatoriale regio's naar de koudere oceaanregio's.

© WOC Artikel
Om de auteur te contacteren mail: articles@worldofchemicals.com