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Kolligative Eigenschaften
Wasser ist ein Lösungsmittel, dh es ist eine Flüssigkeit, die in der Lage ist, Feststoffe in Lösung zu bringen. Insbesondere ist Wasser ein polares Lösungsmittel, das am besten Salze und andere geladene Moleküle löst. Wenn ein Lösungsmittel, polar oder anderweitig, eine ausreichend große Menge an Feststoffen auflöst, beginnt sich die Zunahme der in der Lösung enthaltenen Moleküle auf die physikalischen Eigenschaften dieses Lösungsmittels auszuwirken. Diese beeinträchtigten Eigenschaften werden zusammenfassend als "kolligative Eigenschaften" des Lösungsmittels bezeichnet. Kolligative Eigenschaften hängen nur von der Gesamtzahl der einzelnen Partikel ab. Atom- und Molekülgröße haben keinen Einfluss auf den beobachteten Effekt.
Eine bekannte kolligative Eigenschaft von Wasser ist die Abnahme der Gefrierpunkttemperatur. Daher wird bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt Salz (insbesondere Kalziumchlorid) in der Nähe des Eingangs auf den Boden geworfen, um das Eis zu verhindern oder zu entfernen. Das Salz löst sich im Wasser in Calcium- und Chloridionen auf und lässt diese bei immer niedrigeren Temperaturen flüssig bleiben.
Warum Calciumchlorid?
Die meisten ungiftigen Alkali- und Alkalimetallsalze bestehen aus zwei Ionen - einem positiv geladenen Metallion und einem negativ geladenen Halogenidion. Beispielsweise löst sich ein Molekül Tafelsalz (NaCl) in einem Natriumion und einem Chloridion auf. Calciumchlorid besteht jedoch aus einem Calciumion und zwei Chloridionen. Beim Auflösen von Calciumchlorid entstehen drei Ionen - 50 Prozent mehr als bei Speisesalz. Mehr Teilchen in Lösung bedeuten eine größere Auswirkung auf die kolligativen Eigenschaften des Wassers. Infolgedessen verhindert Calciumchlorid, dass Wasser in einem größeren Temperaturbereich zu gefährlichem Eis gefriert.
Hitzeerzeugung
Calciumchlorid verhindert nicht nur das Einfrieren von Wasser bei niedrigen Temperaturen, sondern trägt auch zum Schmelzen von Eis bei. In Kombination mit Wasser löst sich trockenes Calciumchlorid exotherm auf. Dies bedeutet, dass jedes Salzmolekül gebrochene Ionenbindungsenergie in Form von Wärmeenergie in die umgebenden Eismoleküle abgibt. Diese "Wärmeenergie" erhöht die Umgebungstemperatur genug, um Eis zu schmelzen, wodurch mehr Wasser entsteht, in dem sich trockenes Salz exotherm auflöst.