Tirpsta sniegas ir ledas su druska
Koliatyvinės savybės ir užšalimo taško depresija
Dave'as Kingas / Getty Images
Jei gyvenate vietovėje, kurioje žiema šalta ir ledinė, tikriausiai esate patyrę druskos ant šaligatvių ir kelių. Taip yra todėl, kad druska naudojama ledui ir sniegui ištirpdyti ir apsaugoti nuo pakartotinio užšalimo. Gamybai naudojama ir druska naminiai ledai . Abiem atvejais druska sumažina lydymosi arba užšalimo temperatūrą vandens taškas . Poveikis vadinamas ' užšalimo taško depresija .'
Kaip veikia užšalimo taško depresija
Kai į vandenį įdedate druskos, į vandenį patenka ištirpusių pašalinių dalelių. Vandens užšalimo temperatūra tampa žemesnė, kai pridedama daugiau dalelių, kol druska nustoja tirpti. Stalo druskos tirpalui ( natrio chloridas , NaCl) vandenyje, ši temperatūra yra -21 C (-6 F) kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis. Realiame pasaulyje ant tikro šaligatvio natrio chloridas gali ištirpdyti ledą tik iki -9 C (15 F).
Koliatyvinės savybės
Užšalimo taško depresija yra koligatyvinė vandens savybė. Koligatyvinė savybė yra ta, kuri priklauso nuo dalelių skaičiaus medžiagoje. Visi skysti tirpikliai, kuriuose yra ištirpusių dalelių (tirpių medžiagų), rodo koliatyvinės savybės . Kitos koliatyvinės savybės apima virimo taško pakilimas , garų slėgio mažinimas ir osmosinis slėgis.
Daugiau dalelių reiškia didesnę lydymosi galią
Natrio chloridas nėra vienintelė druska, naudojama ledui šalinti, ir tai nebūtinai geriausias pasirinkimas. Natrio chloridas ištirpsta į du tipus dalelių: vienas natrio jonas ir vienas chlorido jonas vienoje natrio chlorido molekulėje. Junginys, kuris išskiria daugiau jonų į vandens tirpalą, sumažintų vandens užšalimo temperatūrą labiau nei druska. Pavyzdžiui, kalcio chloridas (CaCldu) ištirpsta į tris jonus (vieną kalcio ir du chlorido) ir sumažina vandens užšalimo temperatūrą labiau nei natrio chloridas.
Ledui tirpdyti naudojamos druskos
Štai keletas įprastų ledą šalinančių junginių, taip pat jųchemines formules, temperatūros diapazonas, privalumai ir trūkumai:
| vardas | Formulė | Žemiausia praktinė temp | Argumentai 'už' | Minusai |
| Amonio sulfatas | (NH4)duTAIP4 | -7 C (20 F) | Trąšos | Kenkia betonui |
| Kalcio chloridas | CaCldu | -29 C (-20 F) | Ledą tirpdo greičiau nei natrio chloridas | Pritraukia drėgmę, paviršiai slidūs žemiau -18°C (0°F) |
| kalcio magnio acetatas (CMA) | Kalcio karbonatas CaCO3, magnio karbonatas MgCO3, ir acto rūgštis CH3COOH | -9 C (15 F) | Saugiausias betonui ir augmenijai | Geriau apsaugo nuo pakartotinio apledėjimo nei kaip ledo šalinimo priemonė |
| Magnio chloridas | MgCldu | -15 C (5 F) | Ledą tirpdo greičiau nei natrio chloridas | Pritraukia drėgmę |
| Kalio acetatas | CH3KURĖTI | -9 C (15 F) | Biologiškai skaidus | Ardanti |
| Kalio chloridas | KCl | -7 C (20 F) | Trąšos | Kenkia betonui |
| Natrio chloridas (akmens druska, halitas) | NaCl | -9 C (15 F) | Išlaiko šaligatvius sausus | Ardo, pažeidžia betoną ir augmeniją |
| Karbamidas | NHduCONHdu | -7 C (20 F) | Trąšos | Žemės ūkio klasė yra ėsdinanti |
Veiksniai, turintys įtakos, kokią druską pasirinkti
Nors kai kurios druskos veiksmingiau tirpdo ledą nei kitos, tai nebūtinai yra geriausias pasirinkimas tam tikram pritaikymui. Natrio chloridas naudojamas ledų gamintojams, nes jis yra nebrangus, lengvai prieinamas ir netoksiškas. Tačiau natrio chlorido (NaCl) vengiama sūdyti kelius ir šaligatvius, nes natris gali kauptis ir sutrikdyti elektrolitų pusiausvyrą augaluose ir laukinėje gamtoje, be to, jis gali ėsdinti automobilius. Magnio chloridas tirpdo ledą greičiau nei natrio chloridas, tačiau jis pritraukia drėgmę, o tai gali sukelti slidumą. Druskos pasirinkimas ledui tirpdyti priklauso nuo jos kainos, prieinamumo, poveikio aplinkai, toksiškumo ir reaktyvumo, be optimalios temperatūros.