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Proprietà colligative
L'acqua è un solvente, il che significa che è un liquido in grado di dissolvere i solidi in soluzione. Più specificamente, l'acqua è un solvente polare, ideale per dissolvere sali e altre molecole cariche. Quando un solvente, polare o meno, dissolve una quantità abbastanza significativa di solidi, l'aumento delle molecole contenute all'interno della soluzione inizia ad avere un impatto sulle proprietà fisiche dei solventi. Queste proprietà interessate sono note collettivamente come "proprietà colligative" del solvente. Le proprietà colligative dipendono solo dal numero totale di singole particelle. Le dimensioni atomiche e molecolari non influiscono sull'effetto osservato.
Per l'acqua, una nota proprietà colligativa è una diminuzione della temperatura del punto di congelamento. Come tale, a temperature sotto lo zero, le persone gettano sale (specialmente cloruro di calcio) sul terreno attorno all'incantesimo per prevenire o rimuovere il ghiaccio. Il sale si sta dissolvendo in ioni calcio e cloruro nell'acqua, permettendo a quest'ultimo di rimanere un liquido a temperature sempre più basse.
Perché cloruro di calcio?
La maggior parte dei sali non tossici di alcali e metalli alcalini sono composti da due ioni: uno ione metallico a carica positiva e uno ione alogenuro a carica negativa. Ad esempio, una molecola di sale da tavola (NaCl) si dissolve in uno ione sodio e uno ione cloruro. Il cloruro di calcio, tuttavia, è costituito da uno ione calcio e due ioni cloruro. Quando il cloruro di calcio si dissolve, vengono creati tre ioni: il 50 percento in più rispetto al sale da cucina. Più particelle in soluzione significano un maggiore effetto sulle proprietà colligative delle acque. Come tale, il cloruro di calcio eviterà che l'acqua si congeli in ghiaccio pericoloso attraverso un intervallo maggiore di temperature.
Generazione di calore
Oltre a prevenire il congelamento dell'acqua a basse temperature, il cloruro di calcio aiuta a sciogliere il ghiaccio. Se combinato con acqua, il cloruro di calcio secco si dissolve esotermicamente. Ciò significa che ogni molecola di sale rilascia energia di legame ionico rotto nelle molecole di ghiaccio circostanti sotto forma di energia termica. Questa energia "termica" aumenta la temperatura circostante abbastanza da sciogliere il ghiaccio, il che crea più acqua per la dissoluzione esotermica del sale secco.