Punto di congelamento dell'acqua rispetto ad una soluzione di sale

Punto di congelamento dell'acqua rispetto ad una soluzione di sale

Durante gli inverni, agenzie di stato, Contea e città applicano sale alle strade ghiacciate. Il sale fa sì che il ghiaccio o neve a sciogliersi. Questo fenomeno è noto come "depressione del punto di congelamento" ed è strettamente connesso ad un fenomeno simile chiamato "Boll-punto elevazione." Quando il sale Contatta il ghiaccio e comincia a sciogliere, il punto di congelamento del ghiaccio è abbassato parecchi gradi rispetto al valore normale di 32 gradi Fahrenheit. Supponendo che il punto di congelamento è ridotto ad un livello inferiore rispetto alla temperatura esterna, il ghiaccio viene ripristinato lo stato liquido (cioè, si scioglie). Capire la scienza dietro questo fenomeno richiede una lezione di chimica breve.

Acqua

La formula chimica dell'acqua è H2O, dove entrambi gli atomi di idrogeno sono legati a un atomo di ossigeno centrale. Strutturalmente, può essere rappresentato come H-O-H. I legami tra gli atomi di idrogeno e ossigeno sono covalenti (cioè, che coinvolgano la condivisione di elettroni fra i due atomi). L'acqua è una molecola polare, che significa che gli elettroni che sono condivisi tra gli atomi H e O non sono ripartiti equamente. Questo dà molecole d'acqua in un finale "positivo" che è elettrone-carente e un finale "negativo" che è ricco di elettroni. Come poli di due magneti, opposti questi fini positivi e negativi della vicina molecole d'acqua creano forze attrattive tra le molecole. Queste forze sono responsabili di molte delle proprietà fisiche dell'acqua, compreso il suo punto di congelamento e punto di ebollizione.

Sale

Chimicamente, il sale da tavola è cloruro di sodio (NaCl). È un composto ionico. A differenza dell'acqua, che forma legami H-O condividendo elettroni, NaCl è tenuto insieme da forze elettrostatiche. Cloruro di sodio è in realtà composto di caricato positivamente ioni di sodio (Na⁺) e ioni cloruro (Cl⁻). Le cariche opposte sono attratti a vicenda, e queste forze attrattive in realtà sussistono cristalli di sale.

Acqua + sale

Quando sale è messo in acqua, si scioglie. Un chimico, direi che il cloruro di sodio "dissocia." Cioè, rompe... nella sua positiva (Na⁺) e ioni negativi (Cl⁻). Questi carica tipi ora galleggiante libero nell'acqua, circondato da molecole d'acqua. Tuttavia, in carica, sono in grado di interagire con le estremità positive e negative delle molecole polari dell'acqua. Quando lo fanno, le interazioni acqua-acqua sono interrotti e le proprietà fisiche dell'acqua, tra cui il punto di congelamento, sono alterate.

Depressione del punto di congelamento

Quando le impurità sono introdotti in un solvente, il risultato è la depressione del punto di congelamento e punto di ebollizione elevazione. Una soluzione di 10% di sale mostre riferito di essere un punto di congelamento di 20 gradi Fahrenheit, in confronto del punto di congelamento dell'acqua pura di 32 gradi Fahrenheit. Una soluzione di sale di 20 per cento riferito si abbassa il punto di congelamento a 2 gradi Fahrenheit.

Fun Fact

Depressione del punto di congelamento e punto di ebollizione elevazione sono proprietà colligative. Questo significa che la misura a cui la bollitura o il punto di congelamento è alterato dall'introduzione di un'impurità dipende solo la quantità di impurità, non sua reale identità chimica.