설탕이 소금처럼 눈을 녹일 수 있을까? 다른 어떤 물질이 그럴 수 있나요? » 과학 ABC

소금은 어는점을 낮추어 눈을 녹입니다. 설탕도 같은 목적으로 사용될 수 있지만 대체 전략에는 몇 가지 주의 사항이 있습니다.

썰매 타기, 눈사람 만들기, 눈싸움 등은 겨울 날씨를 즐기는 이상적인 방법입니다. 그러나 눈이 차도, 도로, 지붕을 덮을 때 같은 느낌이 들지 않을 수도 있습니다. 눈을 모두 치우는 것은 답답하고 시간이 많이 걸리는 일입니다!

소금은 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

염화나트륨 또는 염수라고도 알려진 암염과 염화마그네슘, 염화칼슘과 같은 기타 무수염은 겨울 동안 도로의 눈을 녹이기 위해 정부에서 대량으로 사용합니다. 도로 위의 눈을 녹이는 데 사용되는 소금은 일반적으로 '제설제' 또는 '도로용 소금'으로 알려져 있습니다. 식용소금처럼 섭취할 수 없습니다.

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물은 00℃에서 얼고, 이 온도에서 얼음과 물, 즉 고체와 액체 상태가 평형을 이룬다. 우리가 물에 소금(어떤 소금이든)을 첨가하면 물에 녹아 '어는점 저하'라는 현상이 발생합니다.

이는 물과 같은 용매가 나타내는 집합적 성질이다. 따라서 00C에서 얼 것으로 예상되었던 물은 이제 염분 농도에 따라 더 낮은 온도(예: -100C)에서 얼게 됩니다. 따라서 대기 온도가 00C이면 눈은 고체 형태로 남아 있지 않고 녹을 것입니다.

겨울 폭풍 동안의 눈은 100% 단단하지 않습니다. 촉감이 부드러워 물이 완전히 얼지 않았다는 의미입니다. 제빙기는 이 작은 물 구멍에 용해되어 눈을 녹입니다. 작은 농도의 소금만으로도 큰 눈 덩어리를 녹일 수 있습니다. 도로용 소금은 미국, 캐나다, 영국 등과 같이 매년 겨울에 눈이 내리는 국가에서 주요 상업 제품을 형성합니다. 미국은 매년 약 2,400만 달러 상당의 NaCl 및 기타 염화물 기반 도로 소금을 사용합니다.

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물이 어는점에서 물 분자는 운동 에너지를 잃고 굳어 결정 구조를 형성합니다. 점점 더 많은 분자를 끌어당기면 수소결합으로 인해 분자가 촘촘해지고 강한 인력을 갖게 됩니다. 그림에서 볼 수 있듯이 물이 액체에서 얼음으로 이동할 때 분자간 거리가 상대적으로 감소합니다.

이 분자간 거리는 소금과 같은 용해성 용질을 추가하면 중단됩니다. 물에 녹는 분자는 물 분자 사이의 인력을 극복하고 물 분자 사이에 압착됩니다. 결과적으로, 같은 분자 사이의 인력이 감소하고, 응고되는 데 훨씬 더 낮은 온도가 필요합니다.

설탕, 즉 자당은 물에 쉽게 녹기 때문에 물의 어는점을 낮출 수도 있습니다. 그러나 자당은 구성 이온으로 해리되지 않고 대신 전하를 띠지 않은 이당류로 남아 있습니다. 반면, 염은 구성 이온(예: MgCl2 –> Mg2+ + 2Cl–)으로 이온화되어 물 분자 사이에서 쉽게 옮겨집니다.

어는점 내림은 용매에 존재하는 용질의 수에 따라 달라집니다. 용질 입자가 많을수록 어는점이 더 많이 낮아집니다.

그러므로,설탕은 눈을 녹일 수 있지만 소금만큼 효과적으로 녹일 수는 없습니다.

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눈이 녹은 후에는 차량의 꾸준한 흐름이나 가장 가까운 배수 시스템으로의 물 흐름을 통해 눈이 제거됩니다. 하지만 문제는 도로 위의 염분이 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 점이다.

대부분의 도로 소금은 염화물 기반 소금입니다. 염화물은 부식으로 인한 성능 저하를 유발하므로 차량에 적입니다. 염화물은 수분을 흡수하여 부식 속도를 가속화합니다.

물에 남아 있는 염분은 인근 수역으로 유입되어 수생 생태계를 교란시킬 수 있습니다. 도시 근처의 수역은 일반적으로 강, 호수, 연못과 같은 담수 자원입니다. 염분이 이러한 저장소에 유입되면 용존 산소(DO)가 감소하고 수생 생물이 위험해집니다. 염분이 증가하면 조류를 먹는 동물성 플랑크톤을 죽임으로써 독성 조류가 번성하게 됩니다.