كيف يذوب الملح الثلج ويمنع الماء من التجمد

الملح يذوب الجليد أساسا مضيفا الملح يقلل من نقطة تجمد الماء. كيف يذيب هذا الجليد؟ حسنًا ، لا يحدث ذلك ، ما لم يتوفر القليل من الماء مع الثلج. الخبر السار هو أنك لا تحتاج إلى بركة من الماء لتحقيق التأثير. عادة ما يتم طلاء الثلج مع طبقة رقيقة من الماء السائل ، وهو كل ما يتطلبه الأمر.

يتجمد الماء النقي عند 32 درجة فهرنهايت (0 درجة مئوية). الماء بالملح (أو أي مادة أخرى فيه) ستتجمد عند درجة حرارة منخفضة. فقط مدى انخفاض درجة الحرارة هذه سوف يعتمد على عامل إزالة الجليد. إذا وضعت ملح على الجليد في الحالة التي لن تصل فيها درجة الحرارة إلى نقطة التجمد الجديدة لمحلول المياه المالحة ، فلن ترى أي فائدة. على سبيل المثال ، رمي ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) على الجليد عندما يكون 0 درجة فهرنهايت لن يفعل أي شيء أكثر من تغطية الجليد بطبقة من الملح. من ناحية أخرى ، إذا وضعت الملح نفسه على الثلج عند 15 درجة فهرنهايت ، فسيكون الملح قادرًا على منعه ذوبان الجليد من إعادة التجميد. يعمل كلوريد المغنيسيوم حتى 5 درجات فهرنهايت بينما يعمل كلوريد الكالسيوم حتى -20 درجة فهرنهايت.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: كيف يذوب الملح الجليد

يذوب الملح (كلوريد الصوديوم) في أيوناته في الماء ، Na⁺ و Cl^-. تنتشر الأيونات في جميع أنحاء الماء وتمنع جزيئات الماء من الاقتراب بما يكفي معًا وفي الاتجاه الصحيح للتنظيم في الشكل الصلب (الجليد). يمتص الثلج الطاقة من المناطق المحيطة به ليخضع للانتقال من المرحلة الصلبة إلى السائلة. قد يتسبب ذلك في إعادة تجميد الماء النقي ، لكن الملح الموجود في الماء يمنعه من التحول إلى ثلج. ومع ذلك ، يصبح الماء أكثر برودة مما كان عليه. يمكن أن تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون نقطة التجمد للمياه النقية.

إضافة أي شوائب إلى سائل يقلل من نقطة التجمد. لا يهم طبيعة المركب ، ولكن عدد الجسيمات التي يتكسر فيها في السائل مهم. كلما زاد عدد الجسيمات المنتجة ، زاد انخفاض نقطة التجمد. لذا ، فإن إذابة السكر في الماء يقلل أيضًا من درجة تجمد الماء. يذوب السكر ببساطة في جزيئات السكر المنفرد ، لذا فإن تأثيره على نقطة التجمد أقل مما ستحصل عليه بإضافة كمية متساوية من الملح ، والتي تتكسر إلى جزئين. الأملاح التي تتكسر إلى جزيئات أكثر ، مثل كلوريد المغنيسيوم (MgCl₂) لها تأثير أكبر على نقطة التجمد. يذوب كلوريد المغنيسيوم إلى ثلاثة أيونات - كاتيون من المغنيسيوم وأنيون كلوريد.

على الجانب الآخر ، فإن إضافة كمية صغيرة من الجسيمات غير القابلة للذوبان يمكن أن تساعد في الواقع على تجميد الماء في أعلى درجة الحرارة. في حين أن هناك القليل من انخفاض نقطة التجمد ، فإنه يتم تحديد موقعه بالقرب من الجسيمات. تعمل الجسيمات كمواقع تنوي تسمح بتكوين الجليد. هذه هي الفرضية الكامنة وراء تكوين رقاقات الثلج في الغيوم وكيف تصنع منتجعات التزلج الثلج عندما يكون الجو دافئًا قليلاً من التجمد.

• يمكنك إظهار تأثير الاكتئاب نقطة التجمد نفسك ، حتى لو لم يكن لديك رصيف ثلجي في متناول اليد. طريقة واحدة هي أن تصنع بنفسك الآيس كريم في باغي، حيث ينتج عن إضافة الملح إلى الماء خليطًا باردًا جدًا يمكن أن يجمد علاجك.
• إذا كنت ترغب فقط في رؤية مثال عن كيفية الحصول على الثلج البارد بالإضافة إلى الملح ، اخلط 33 أونصة من الملح مع 100 أونصة من الثلج المسحوق أو الثلج. كن حذرا! سيكون الخليط حوالي -6 درجة فهرنهايت (-21 درجة مئوية) ، وهو بارد بما يكفي ليعطيك قضمة الصقيع إذا احتفظت به لفترة طويلة.
• احصل على فهم أفضل لاكتئاب نقطة التجمد من خلال فحص تأثير إذابة المواد المختلفة في الماء وملاحظة درجة الحرارة المطلوبة لتجميدها. من الأمثلة الجيدة على المواد التي يتم مقارنتها ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) وكلوريد الكالسيوم والسكر. تحقق مما إذا كان بإمكانك إذابة كتل متساوية من كل مادة في الماء للحصول على مقارنة عادلة. يتكسر كلوريد الصوديوم إلى أيونين في الماء. يشكل كلوريد الكالسيوم ثلاثة أيونات في الماء. يذوب السكر في الماء ، لكنه لا يكسر أي أيونات. كل هذه المواد ستخفض نقطة تجمد الماء.
• خذ التجربة خطوة أخرى من خلال استكشاف ارتفاع نقطة الغليان ، خاصية مجمعة أخرى للمادة. ستضيف إضافة السكر أو الملح أو كلوريد الكالسيوم درجة حرارة غليان الماء. هل التأثير قابل للقياس؟