نقطه انجماد آب نمک

1. در زمستان، مردم اغلب کیسه های بزرگ سنگ نمک تهیه می کنند تا روی مسیرهای پیاده رو بپاشند. چرا این کار را انجام می دهند؟
2. نقطه انجماد آب خالص 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) است. به نظر شما افزودن نمک به آب چه تاثیری بر نقطه انجماد آب دارد؟

مایع: حالتی که در آن ماده حجم مشخصی دارد اما شکل مشخصی ندارد یک مایع به شکل ظرف در می آید اما نمی تواند منبسط یا فشرده شود. مولکول های یک مایع به طور تصادفی حرکت می کنند اما نزدیک به یکدیگر می مانند.

جامد: فازی که در آن ماده شکل مشخص و حجم معین دارد. یک جامد همان شکل و حجم را در هر ظرفی حفظ می کند.

اتم ها در یک جامد در یک ساختار صلب نگه داشته می شوند و نمی توانند آزادانه حرکت کنند. آب در فاز جامد یخ نامیده می شود. در حالت جامد،مولکول ها در شبکه های بلوری در جای ثابت در حال ارتعاش هستند.

نقطه ذوب: دمایی که در آن ذوب اتفاق می افتد.

در سطح دریا، نقطه ذوب آب خالص 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) است.

سرعت تبدیل: سرعتی که در آن مولکول ها از یک فاز به فاز دیگر، مانند از مایع به جامد یا جامد به مایع، انتقال می یابند.

اگر سرعت تبدیل مایع به جامد بیشتر از سرعت تبدیل جامد به مایع باشد، ماده یخ می زند.

اگر سرعت تبدیل جامد به مایع بیشتر از سرعت تبدیل مایع به جامد باشد، ماده ذوب می شود.

فرآیند تبدیل از مایع به جامد را انجماد می گویند.

نقطه انجماد: دمایی که در آن انجماد رخ می دهد.

در سطح دریا، نقطه انجماد آب خالص 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) است.

اثر ناخالصی در نقطه انجماد

ناخالصی باعث کاهش نقطه انجماد می شود. به عبارت دیگر، اضافه کردن یک ماده حل شونده غیر فرار به مایع، سبب کاهش آن خواهد شد. در این صورت، هر محلول آبی که دارای حل شونده غیر فرار باشد، در دمایی پایین تر از صفر درجه سانتیگراد منجمد می شود. به عنوان مثال محلول آب نمک نسبت به آب خالص، در دمای پایین تری منجمد می شود. در حقیقت از این خاصیت می توان در زمستان برای سرعت دادن به ذوب شدن یخ ها در خیابان ها، پیاده رو ها، جاده ها و یا سایر سطوح پوشیده از برف استفاده کرد.

کاهش نقطه انجماد از جمله خواص کولیگاتیو محسوب می شود و در واقع ناشی از اضافه شدن مولکول‌ های حل ‌شونده به حلال می باشد. همان طور که بیان شد، نقطه انجماد محلول ها به دلیل افزایش ناخالصی، پایین ‌تر از نقطه انجماد حلال خالص خواهد بود. به بیان دیگر، این دما به طور مستقیم با غلظت مولال یا مولالیته حل‌ شونده ارتباط دارد. در حقیقت هرچه مولالیته یک محلول بیشتر باشد، نزول نقطه انجماد آن نیز بیشتر بوده و در واقع دمای انجماد پایین تری خواهد داشت.

نحوه کار با شبیه ساز

دمای یک لیوان آب را کنترل کنید. با کاهش دما به زیر نقطه انجماد، تغییر حالت رخ می دهد که در سطح مولکولی قابل مشاهده است. نمک را می توان به آب اضافه کرد تا تاثیر آن را بر نقطه انجماد آب مشاهده کرد.

شبیه ساز دارای دو قسمت است در سمت چپ می توان میزان نمک اضافه شده به آب را تعیین کرد و دمای محلول را اندازه گرفت و در سمت راست با فعال کردن گزینه نسبت تغییر شکل: میزان و نسبت آب به یخ را قابل مشاهده است. و گزینه نمای مولکولی نوع ملکول ها و نحوه حرکت آن ها را نشان می دهد.

برای پیدا کردن دمای انجماد با اضافه کردن نمک به آب دما را پایین بیاورید (از قسمت تنظیم دما) و کم کم محلول داخل ظرف یخ می زند. که تغییرات و نحوه جنبش ملکول ها در نمودار سمت راست قابل مشاهده است و دمایی که دماسنج نشان می دهد در این زمان، دمای انجماد آب نمک است.