为什么冰封的道路上经常看到人们撒盐?
现在已经是冬季,室外的天气变得阴冷,魔鬼般的气候正等待下一场大雪风暴的降临。然而,在雪花飘落之前,大量的卡车装载着最为关键的道路安全工具之一——盐。除了用于保持炸薯条的美味,氯化钠等盐实际上挽救了许多生命,甚至可能拯救了更多车辆的挡泥板,这要归功于其惊人的除冰能力。
一辆卡车正在寒冷的道路上撒播盐,如同图片中的其他元素一样,你可以肯定盐的温度很低。这引出了一个问题,不发热的物质如何能够融化冰呢?事实证明,盐实际上与融化无关,而与冷冻有关。
纯水的冰点是32华氏度(0摄氏度)。当水的温度达到冰点时,通常是自由流动的水分子被固定在有序的晶体结构中,形成冰。盐会打破这个过程。
加热水后,盐分解成两个离子,一个是钠离子,另一个是氯化物离子。然后,这两个离子会四处移动,占据水分子之间的空间,推开并阻止它们形成冰的潜在联系。这种现象被称为冰点降低。
简而言之,盐会降低水的冰点,但有一个限制,即盐只能在高于16华氏度或低于零下9摄氏度的温度下作为稳定的除冰剂。
然而,使用盐还有一个缺点。从溶解盐中分离出的氯离子对环境可能产生负面影响。氯化物可能对小型水生生物有害,导致脱水和植物死亡,改变道路附近土壤的成分,并且可能限制湖泊健康的水循环。此外,盐还会腐蚀金属,对基础设施造成严重破坏,包括车轮。因此,人们有时使用沙子作为磨料的替代品,可能是因为要避免氯化物的问题,而沙子相对便宜。
然而,盐具有其化学上的优势。由于在溶解时会产生两个或更多的离子,因此相比之下,同等量的除冰剂具有更大的融化能力。因此,尽管沙子可能更便宜,但必须使用更多量才能达到相同效果,可能会留下相当混乱的情况。
对于极低温度,氯化钠和沙子可能无法完成除冰工作。一些更有效融化冰雪的替代品包括氯化镁、氯化钙、氯化钾和醋酸钾。尤其是醋酸钾在除冰方面表现出色,因为它可以在零下75摄氏度的超低温下工作,而其他醋酸钾在零下20摄氏度左右工作。
尽管这些替代品在较低温度下具有更好的除冰效果,但它们中的大多数同样含有对环境有害的氯化物,而且其成本远高于食盐。