Warum senkt die Zugabe von Salz zum Eis die Temperatur?

Warum senkt die Zugabe von Salz zum Eis die Temperatur?

Das Phänomen, dass Salz die Temperatur von Eis senkt, ist ein alltägliches Beispiel für die faszinierenden Wechselwirkungen zwischen Stoffen. Es ist jedoch nicht so einfach, wie man es vielleicht intuitiv annimmt. Es handelt sich nicht darum, dass das Salz die Temperatur des Eises senkt, sondern dass es die Gefriertemperatur der Mischung aus Eis und Salz deutlich absenkt.

Der Schlüssel liegt in der besonderen Struktur von Wasser und der Art und Weise, wie Salz diese beeinflusst. Reines Wasser kristallisiert bei 0 Grad Celsius zu Eis. Die Wassermoleküle ordnen sich in einer regelmäßigen, kristallinen Struktur an. Salze, wie Natriumchlorid (NaCl), bestehen aus Ionen, die sich in Wasser lösen und sich um die Wassermoleküle anordnen. Diese Ionen stören die geordnete Struktur der Wassermoleküle im Gefrierprozess. Sie behindern die Bildung und das Wachstum der Eiskristalle.

Die Bildung neuer Eiskristalle erfordert, dass sich die Wassermoleküle in einer spezifischen räumlichen Anordnung befinden. Die Anwesenheit von Salz-Ionen erschwert diese Anordnung, wodurch der Gefrierpunkt des Wassers (bzw. der Mischung aus Wasser und Salz) abgesenkt wird. Je höher die Salzkonzentration ist, desto größer ist die Störung der Struktur und desto weiter sinkt der Gefrierpunkt.

Zusätzlich zur Störung der Kristallstruktur spielt die Energiebilanz eine Rolle. Um Salz zu lösen, ist Energie nötig. Diese Energie wird aus der Umgebung entzogen, was zu einer weiteren Abkühlung der Mischung führt. Diese Abkühlung ist eine Folge der Enthalpieänderung, die beim Löseverfahren auftritt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zugabe von Salz zum Eis nicht die Temperatur des Eises direkt senkt, sondern den Gefrierpunkt der gesamten Mischung senkt. Die Ionen des Salzes stören die Struktur des Wassers und die Energie, die für die Auflösung benötigt wird, stammt aus der Umgebung, wodurch die Temperatur abnimmt. Dies ist ein wichtiger Effekt in verschiedenen Anwendungen, wie zum Beispiel beim Streuen von Salz auf gefrorenen Straßen, um die Eisschicht zu schmelzen.