Chemie na silnicích - zimní solení
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.
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.
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.)
Dana Tenzler
První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin
Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.)
Dana Tenzler
Umělé zatmění Slunce
ESA se chystá vytvořit (s pomocí dvou satelitů) první umělé zatmění Slunce. Nový převratný experiment na oběžné dráze Země. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Budoucnost života na Zemi (4) - vliv Měsíce
Poslední díl malého seriálu o budoucnosti života na Zemi. Může naši planetu zachránit vliv Měsíce? Shrnutí a statistika počítačových simulací. (délka blogu 3 min.)
Další články autora |
Přes Česko přešly bouřky s krupobitím. Dálnici D1 pokrylo bahno a větve
Do Česka přišly přívalové deště, na některých místech padaly i kroupy. Hasiči hlásili desítky...
Pozdrav z lůžka. Expert Antoš posílá po srážce s autem palec nahoru
Hokejový expert České televize Milan Antoš, kterého v neděli na cestě z O2 areny srazilo auto, se...
Novotný je na vyhazov z ODS. Výroky o Slováčkové překročil hranici, řekl Benda
Starosta Řeporyjí Pavel Novotný překročil hranice, které by se překračovat neměly, kritizoval v...
Aktivisté žádají konec pedagožky Univerzity Karlovy a přednášky o „genocidě v Gaze“
Karlova univerzita by měla přehodnotit zaměstnávání osob jako je doktorka Irena Kalhousová, uvádí...
Důchod daleko, ale práci nedostanou. Nezaměstnaných šedesátníků přibývá
Premium Lidé kolem šedesátky při hledání zaměstnání narážejí na zeď. Zaměstnavatelé o ně nestojí, preferují...
ANALÝZA: Smutný Den nezávislosti Izraele. Ve válce, opuštěn a rozhlodáván zevnitř
Premium Od spolupracovnice MF DNES v Izraeli „Měli bychom to oslavit. Určitě půjdu na hřbitov s kyticí květin a každému padlému dám na hrob...
Česká stopa zatčených oligarchů vede nejspíš k luxusním bytům v Praze
Premium Ukrajina by mohla poprvé usilovat o zablokování nemovitostí, které její občan vlastní v Praze. Jak...
„Podívejte, vychází Země!“ Fotografie z Apolla 8 změnila lidstvu pohled na svět
Seriál Země jako nádherné a životem překypující umělecké dílo uprostřed nicoty. Přesně tak zachytili naši...
Kočka, Rittig a další. Projekt mapuje, kdo ukrývá peníze v dubajských bytech
Mezinárodní investigativní projekt Dubai Unlocked zmapoval, jak se dubajské nemovitosti staly...
Rozdáváme samoopalovací fluid ZDARMA
Toužíte po dokonalé letní barvičce bez rizika spálení? Vyzkoušejte lehký přírodní samoopalovací krém na obličej i tělo od Manufaktury. Zapojte se...
- Počet článků 975
- Celková karma 19,75
- Průměrná čtenost 1321x