מלח ממיס קרח משום שלתמיסת מים ומלח יש נקודת קיפאון נמוכה מזו של מים טהורים. כך מסביר פרופסור לכימיה במדור השאלות והתשובות של סיינטיפיק אמריקן.
מתוך מדור השאלות והתשובות במגזין סיינטיפיק אמריקן. פורסם ב-22.9.2006
מאת: סיינטיפיק אמריקן
מדוע אנו מפזרים מלח על משטחים מכוסי קרח בחורף?
- ט' שטדפלט, הנטינגטון ביץ', קליפורניה
ג'ון מרגרייב (John Margrave) המנוח, פרופסור לכימיה באוניברסיטת רייס, העניק את התשובה הזאת. בקצרה: מלח ממיס את הקרח.
על כל המשטחים מכוסי הקרח יש למעשה שלוליות קטנות של מים. מלח שמפוזר על משטחים כאלה מתמוסס. למים נוזליים תכונה הקרויה קבוע דיאלקטרי (dielectric constant) גבוה, המאפשרת ליונים של המלח נתרן כלורי (יונים חיוביים של נתרן ויונים שליליים של כלור) להיפרד. יונים אלה, בתורם, עוברים מִיוּם (הידרציה, hydration), כלומר נקשרים למולקולות מים.
תהליך זה משחרר חום המתיך אזורים מיקרוסקופיים של משטח הקרח. באופן זה, כמות גדולה של מלח המפוזרת על פני משטח גדול יכולה להפשיר את הקרח. כשמכוניות נוסעות עליו, הלחץ מסייע לדחיקת המלח לתוך הקרח וכך מתרחשת יותר הידרציה.
הערת המערכת: ההסבר על שחרור חום אינו מדויק, ובאתר סיינטיפיק אמריקן צורף לתשובה תיקון מאת פרופ' ארתור פלטון (Arthur Pelton) מאוניברסיטת מונטריאול. אמנם ההידרציה משחררת חום, אך פירוק המלח ליונים קולט חום רב יותר, ולכן ההתמוססות כולה קולטת חום, והטמפרטורה של המים יורדת כשמוסיפים להם מלח. הקרח נמס משום שלתמיסת מים ומלח יש נקודת קיפאון נמוכה מזו של מים טהורים: המלח מתמוסס בשכבת המים הדקה שעל פני הקרח ומוריד את נקודת הקיפאון שלה מתחת לטמפרטורת הקרח, ולכן הקרח הנוגע בה נמס. ככל שריכוז המלח גבוה יותר נקודת הקיפאון נמוכה יותר, עד גבול של כ-18 מעלות צלזיוס מתחת לאפס (כ-0 מעלות פרנהייט); בטמפרטורה נמוכה מזו המלח לא ימיס קרח. לתשובה ולתיקון באתר סיינטיפיק אמריקן.
רוב המלח הגס שמשתמשים בו בחורף זהה לזה שבמלחייה השולחנית. ההבדל היחיד הוא בכך שהמלח הגס התגבש לגבישים גדולים יותר, ולעומת זאת את מלח השולחן טוחנים לגרגרים אחידים פחות או יותר בגודלם. סידן כלורי, המופק ממי ים וממקורות טבעיים אחרים, נפוץ באותה מידה כמו נתרן כלורי להפשרת קרח ברחובות.
שאלות ותשובות
מדוע מפזרים מלח על קרח?
המלח מתמוסס בשכבת המים הדקה שעל פני הקרח ומוריד את נקודת הקיפאון שלה, ולכן הקרח נמס.
האם מלח ממיס קרח בכל טמפרטורה?
לא. לפי התיקון שצורף לתשובה, לתמיסת מלח רוויה נקודת קיפאון של כ-18 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, ובקור גדול מזה המלח לא ימיס את הקרח.
האם מלח גס שונה ממלח שולחן?
לא מבחינה כימית. רוב המלח הגס זהה למלח שבמלחייה, אלא שהוא התגבש לגבישים גדולים יותר, ואילו מלח השולחן נטחן לגרגרים אחידים פחות או יותר.
האם יש חומר אחר להפשרת קרח?
כן. סידן כלורי, המופק ממי ים וממקורות טבעיים אחרים, נפוץ באותה מידה כמו נתרן כלורי להפשרת קרח ברחובות.