Titik beku
Pegang erat-erat di belakang kemudi! Ini musim dingin dan Anda terpeleset dan meluncur di jalan. Begitu banyak es! Dia mencoba untuk memperlambat dan mencoba untuk mendapatkan ban baru tapi tidak membantu. Apa yang bisa kau lakukan?
Nah, jika Anda tinggal di bagian negara tertentu, Anda mungkin sudah tahu apa yang bisa dilakukan. Anda mungkin pernah melihat truk besar membuang garam di jalan dan bertanya-tanya, ‘Bagaimana ini bisa membantu?’ Nah, Anda telah datang ke tempat yang tepat untuk menjawab pertanyaan ini. Dalam versi singkatnya, garam mencairkan es di jalan, mencegah Anda terpeleset dan meluncur. Tapi bagaimana caranya? Nah, sebelum kita menyelami jawaban itu, mari luangkan waktu sejenak untuk melihat titik beku.
Titik beku adalah suhu di mana suatu zat mulai berubah dari cair menjadi padat. Untuk air, suhunya adalah 32 derajat Fahrenheit, atau 0 derajat Celcius. Sekarang jika Anda menaruh garam di atas es, itu mengubah titik beku itu. Faktanya, itu menguranginya, yang berarti mempersulit air untuk membentuk es. Tetapi bagaimana garam atau natrium klorida dapat menurunkan titik beku? Untuk menjawabnya, kita perlu melihat kimia air dan garam.
Kimia air dan garam
Air adalah molekul yang terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen (lihat gambar 1), dan molekul air ini bergabung bersama untuk membentuk struktur seperti kisi saat membeku (lihat gambar 2).
|
|
|
Gambar 1: Oksigen, atau bola merah, sedikit negatif dan bola abu-abu, atau hidrogen, sedikit positif. |
Juga, air adalah molekul polar , dan bukan karena dingin! Dalam kimia, polar berarti bahwa molekul tersebut memiliki sedikit muatan. Dalam kasus air, ujung dekat atom oksigen sedikit negatif dan ujung dekat atom hidrogen sedikit positif (lihat gambar 1).
Struktur kisi yang terbentuk air ketika membeku disebabkan oleh ikatan hidrogen , di mana ujung positif dari satu molekul air tertarik ke ujung negatif dari molekul air lainnya (lihat ikatan hidrogen yang diwakili oleh garis putus-putus abu-abu pada gambar 2).
|
|
|
Gambar 2: Air membentuk struktur kisi saat membeku. |
Mari kita lihat garamnya. Ingat, garam terdiri dari unsur natrium dan klorida. Ketika kedua elemen ini menabrak es, mereka pecah menjadi ion atau atom bermuatan yang sesuai. Natrium positif dan klorida negatif. Perhatikan bahwa air juga bersifat polar, sehingga juga memiliki muatan. Sekarang Anda memiliki ion-ion ini yang tercampur dengan air kutub, dan tebak siapa yang cocok dengan struktur kisi yang dibentuk oleh molekul air? Ya, natrium (Na) dan klorida (Cl). Karena natrium positif, ia tertarik ke ujung negatif oksigen dalam air, dan karena klorida negatif, ia tertarik ke ujung positif air. Lihat gambar 3 untuk melihat bagaimana natrium memecah struktur kisi es. Simbol C 8 yang tampak aneh hanya mewakili muatan cahaya.
|
|
|
Gambar 3: Natrium sela antara molekul air. |
Dengan memecah struktur kisi yang terbentuk saat air menjadi es, garam sebenarnya membuat air tetap cair (atau mencairkan es yang sudah ada sebelumnya) meskipun air telah mencapai titik bekunya. Cukup rapi, ya? Tapi apakah air asin akan membeku? Ayo lihat!
Akankah air asin membeku?
Selama ini kita tahu bahwa garam menurunkan titik beku air karena kandungan garam, natrium, dan klorida masuk ke dalam struktur kisi yang terbentuk ketika air menjadi padat sehingga menyebabkan es mencair. Tapi apakah air asin akan membeku? Ini adalah pertanyaan yang menarik.
Mari kita lihat jumlah air asin terbesar yang bisa dibayangkan: lautan! Sekitar 15% lautan memiliki es laut setidaknya selama sebagian tahun. Jadi ya, air asin bisa membeku. Ingatlah bahwa air tawar membeku pada suhu 32 derajat Fahrenheit, tetapi air asin di lautan membeku pada suhu sekitar 28,4 derajat Fahrenheit (plus atau minus, tergantung jumlah garam di dalam air). Dan jika Anda meminum air yang paling asin, suhunya akan membeku sekitar -5,8 derajat Fahrenheit. Jadi pesan moral dari cerita ini adalah, ya, garam dapat mencairkan es dengan menurunkan titik bekunya, tetapi jika cukup dingin, tidak ada cukup garam di dunia untuk mencegah air membeku.
Ringkasan Pelajaran
Mudah-mudahan, Anda tidak lagi terpeleset dan terpeleset di mobil Anda dan Anda bisa berterima kasih kepada garam untuk itu. Garam menurunkan titik beku , atau suhu di mana cairan menjadi padat, dari air. Dengan melakukan ini, Anda menjaga air tetap cair dan bukan es padat, membuat mengemudi lebih mudah diatur untuk Anda.
Garam terdiri dari natrium dan klorida, keduanya bermuatan ion atau atom. Ingat, air bersifat polar , sehingga muatannya juga sedikit. Khususnya, muatan positif pada ujung hidrogen dan muatan negatif pada ujung oksigen. Saat air membeku, ikatan hidrogen menyebabkan molekul air membentuk struktur seperti jaring. Tetapi ketika natrium dan klorida bertabrakan dengan es, natrium ditarik ke sisi oksigen dan klorida ke sisi hidrogen. Dengan menyisipkan diri di antara molekul air, mereka memecahkan struktur kisi yang memungkinkan es terbentuk. Dan biola, esnya mencair!
