Хемија објашњава како сок од репе постаје лед и снег

У Великом белом северу снежне олује су питање живота и смрти. Или, барем, тако изгледа ових дана, јер нови метод сњежног чишћења чини да неке улице изгледају као мјесто крвавог масакра. Ове седмице у Калгарију, Алберта, градски званичници изашли су на сњежне улице са мјешавином соли и сока од репе, за које кажу да је еколошки прихватљивији и исплативији начин за одлеђивање цеста од употребе само соли.

Тхе ЦБЦ извијестио је у уторак да Цалгари проширује употребу сока од шећерне репе након што су се претходни мали покуси показали успјешнима. Снежни град прати трагове градова као што су Лавал и Цовансвилле, како у Квебеку, тако иу Торонту - сви градови који су раније користили сличне мешавине сокова од сока на путевима у припреми за олује. У Калгарију, мешавина сока од репе и соли се распршује директно на улице из двотонског камиона који може да издржи 40.000 литара сока репе.

Градови који су тешко погођени зимским олујама већ неколико година трагају за алтернативом соли, јер превелике количине натријум хлорида не само да штете аутомобилима, путевима и личној имовини, већ утичу и на животну средину. У 2016. години, Торонто и Регион Цонсерватион Аутхорити саопштили су да је опадање популације риба и буба вероватно повезано са ослањањем града на сол током зимских месеци.

Разлог зашто је сол толико ефикасна у одмрзавању путева је то што снижава тачку смрзавања воде око ње. Сав лед има веома танак слој текуће воде на својој површини, а када се комад леда умијеша са том течношћу, она снижава своју тачку смрзавања, што подиже њену температуру - што доводи до тога да се лед око ње топи, и тако даље. Овај процес постаје све ефикаснији када концентрација соли постане већа. На пример, 10% раствор соли се смрзава на 20 степени Целзијуса, а 20 процената се смрзава на -16 степени Целзијуса.

На молекуларном нивоу, ово се дешава зато што се молекули соли размештају са молекулима воде, што отежава њихово спајање у молекуларном кристалу који сачињава лед. Ево како физичари са Универзитета Иллиноис у Урбана-Цхампаигну то објашњавају:

Рецимо да имате чашу чисте воде и шалицу помало слане воде. Док снижавате температуру, нека чиста вода почиње да ствара кристале леда. Разлог је тај што иако замрзнути молекули воде, постављени у кристал, имају мање начина да се крећу (нижа "ентропија") него течни молекули, они ослобађају топлоту када се замрзну и што још више подиже ентропију околине. Тако се нето ентропија повећава како се вода замрзава, као што то увијек чини на путу ка било којем стању равнотеже.

Шта је са сланом водом? Постоји један додатни термин у промени ентропије. Сол се не уклапа у кристале леда. Дакле, како се формирају, преостала сол је остављена са мање простора за лутање, а тиме и мање ентропије. Тако да морате да добијете слану воду још хладнијом пре него што добијете нето ентропијски добитак од смрзавања.

Али натријум хлорид није једини молекул који може да поремети водени кристал. Молекули шећера из сока репе имају сличан ефекат, што значи да ако се шећер од шећерне репе дода у раствор соли од 20 процената и попрска на лед, тачка топљења леда ће бити чак и нижа од 15 степени. покушали су да мешају меласу шећерне репе, отпадни производ рафинирања шећерне репе, заједно са постојећим растворима соли како би се смањила концентрација соли која је потребна да се произведу исти ефекти топљења леда. Лепљивост меласе додатно помаже везивању соли на површину пута, где може да максимизује њене ефекте.

Једина лоша страна хака за сок од репе, Натионал Геограпхиц Извештај из 2014. године је да понекад може да продре у потоке, где шећер привлачи бактерије које усисавају сав кисеоник у води на коју се животиње ослањају.

Наравно, ту је и проблем да сок од цикле претвара улице у црвено-браон неред, као да су то остаци оксидације крваве битке. Неки градови, попут Лавала, користили су сок од бијеле репе да би избјегли мрљу, али други су једноставно научили да прихвате лоше са добром. У најмању руку, слатка измишљотина је мирисала као Тоотсие Ролл.

Ако вам се свидио овај чланак, погледајте овај видео о смећу "чудовиште" које је у стању да једе плутајуће смеће.