Chemie na silnicích - zimní solení

3. 01. 2019 8:00:52
Proč se posolený led rozpouští? Na vině je překvapivě jak fyzika tak chemie. A také anomálie, která dělá z vody jedinečnou a nenahraditelnou kapalinu. (délka blogu 5 min.)

Můžete to ověřit vlastním pokusem. Pokud vezmete kousek ledu z mrazáku, posolíte ho slabou vrstvičkou kuchyňské soli a dáte ho zpátky - začne během půl hodiny tát - a to navzdory tomu, že je ve stejně mrazivém okolí, ve kterém se předtím vytvořil z vody led.

Zamrzání vody

Zamrzající voda se chová na první pohled podivně. Asi nejvíc upoutá anomálií, která se týká její hustoty.

Naprostá většina látek kolem nás má při nižších teplotách vyšší hustotu. Existuje ale také řada látek, které při přechodu do pevného skupenství svou hustotu zprvu sníží. Mezi ně patří například vizmut, gallium, germanium, plutonium, křemík, tellur nebo slitina, které se říká Woodův kov. Nejznámějším zástupce takových látek - je ovšem voda.

Při ochlazování se hustota tekuté vody pozvolna zvyšuje - až do určité teploty. Při 4 °C pak nastává zlom - a hustota se začne zase snižovat. Vysvětlení je jednoduché - při této teplotě se začnou chaoticky rozházené molekuly v tekutině rovnat do uspořádaného stavu, jaký známe z krystalických látek. Když se podaří všem molekulám najít uspořádaný stav - má nakonec led (krystalická voda) o přibližně 11 % větší objem než voda v tekutém stavu.

Proč taje posolený led?

Na vině je - a to bude možná překvapením - atmosféra naší planety. Posolené silnice zůstávají mokré a bez nebezpečného náledí díky tomu, že má naše planeta dostatečně hustou atmosféru.

Když zapůsobíte na led (krystalickou formu vody) tlakem z vnějšku, mohou jeho krystaly ztratit své uspořádání a dostat se do původně chaotického stavu (stavu, který panuje v tekutině).

Jinými slovy - led, který někdo umístil do lisu, začíná tát i při nízké teplotě.

V přírodě tento “lis” nahrazuje atmosféra. Na 1 čtvereční centimetr povrchu působí díky ní síla, odpovídající přibližně tíze závaží o hmotnosti 1 kg. Organismy, které žijí na zemském povrchu, jsou na tento tlak zvyklé, proto ho prakticky nevnímají.

Led se tedy v přírodě nachází pod neustálým tlakem, takže se na jeho povrchu nachází tenká vrstvička vody.

Když se na led nasype vrstvička soli, snaží se sůl v této vodě rozpustit. Tím se narušuje rovnováha mezi tekutou a pevnou formou vody. Na ledovém krystalu se tvoří další vrstva tekuté vody, ve které se rozpouští další sůl. Proces pokračuje tak dlouho, dokud se nerozpustí celý ledový blok nebo se nevyčerpá zásoba soli.

Výsledkem je pak solanka - voda, ve které je rozpuštěná kuchyňská sůl (NaCl). A ta může být tekutá ještě při teplotách kolem -21 °C.

Proč nezamrzá solanka při teplotách do -21 °C?

V roztoku soli se sůl nachází v disociovaném stavu. Její molekula už není vcelku, ale rozdělila se na ionty sodíku a chloru, které jsou obklopené molekulami vody. Ty totiž nejsou úplně neutrální. Voda vytváří tzv. dipól, část její molekuly má spíše kladný a část záporný náboj. Struktura solanky je překvapivě uspořádaná - kolem každého iontu sodíku nebo chloru se shlukne šest vodních dipólů. Vytvoří tak oktaedrální strukturu (viz obrázek: oktaedr).

Aby mohla taková tekutina s uspořádanou strukturou zamrznout, musela by se nejprve své struktury zbavit. A to je poměrně složité. Ionty soli a vodní molekuly spolu drží díky elektromagnetické síle, která působí mezi kladnými a zápornými náboji. K rozbití struktury by tedy byla potřeba další energie, kterou podchlazený systém neoplývá. Až relativně hodně nízká teplota (kolem -20 °C) dává systému dostatečný důvod, aby se začaly tvořit krystaly ledu.

Posolené silnice tedy zůstávají pro řidiče bezpečné ... díky elektromagnetismu, jedné ze základních vesmírných sil.

Autor: Dana Tenzler | čtvrtek 3.1.2019 8:00 | karma článku: 26.41 | přečteno: 1139x

Další články blogera

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 13.16 | Přečteno: 128 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 14.44 | Přečteno: 189 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.12 | Přečteno: 293 | Diskuse

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 22.20 | Přečteno: 391 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 13.16 | Přečteno: 128 | Diskuse

Zdenek Slanina

Problém co začal už Arrhenius: Kysličník uhličitý a doba ledová - a teď i sopečné aktivity

Už S. Arrhenius řešil vztah obsahu CO2 v atmosféře i k době ledové. Tehdy hlavně ukázal, že jeho navyšování v atmosféře povede k nárůstu její teploty. Nyní výzkumy z univerzity v Sydney ukazují na roli sopek v nástupu ochlazování.

26.3.2024 v 5:22 | Karma článku: 24.46 | Přečteno: 516 |

Martin Tuma

Berte Viagru, dokud si na to vzpomenete

Rozsáhlá studie odhalila významné snížení výskytu Alzheimerovi nemoci u pravidelkných uživatelů Viagry

25.3.2024 v 14:17 | Karma článku: 13.60 | Přečteno: 303 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 14.44 | Přečteno: 189 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.12 | Přečteno: 293 | Diskuse
Počet článků 962 Celková karma 19.71 Průměrná čtenost 1288

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...