Door Joy Campbell | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Het begrijpen van het bevriezingsgedrag van vloeistoffen is van fundamenteel belang in de natuur- en scheikunde. De aanwezigheid van opgeloste stoffen, temperatuur en andere factoren kunnen het vriespunt veranderen, waardoor sommige vloeistoffen sneller bevriezen dan andere.

Verschillende vloeistoffen

Zet een eenvoudig onderzoek op door leerlingen sinaasappelsap, thee, water en melk te laten vergelijken. Elke leerling krijgt 3 à 4 kopjes, vult deze halfvol met een andere vloeistof en plaatst ze in de vriezer. Elke 25 minuten wordt er een tandenstoker ingebracht om te testen op ijs. De leerlingen noteren de volgorde van bevriezing en vergelijken de resultaten met hun hypothese. Meestal bevriest gewoon water eerst omdat het geen opgeloste stoffen bevat.

Water, zout water en suikerwater

De leerlingen maken drie kopjes kraanwater klaar:één onveranderd, één met één eetlepel suiker en één met één eetlepel zout. Na grondig mengen worden de cups ingevroren en elke 30 minuten gecontroleerd. Het verwachte resultaat is dat kraanwater als eerste bevriest, gevolgd door suikerwater, terwijl zout water als laatste bevriest vanwege de grootste vriespuntdaling.

Warm water versus koud water

Om het Mpemba-effect te onderzoeken, vullen de leerlingen één kopje met heet water (≈80°C) en een ander met koud water (≈5°C). Beide worden in de vriezer geplaatst en elke 25 minuten onderzocht. In tegenstelling tot de intuïtie bevriest heet water vaak eerder omdat opgeloste gassen worden uitgestoten, waardoor het aantal kernvormingsplaatsen afneemt.

Zoet water versus zout water

Met behulp van identieke containers wordt het ene kopje gevuld met zoet water, het andere met zout water. Beide worden afgekoeld tot dezelfde begintemperatuur en vervolgens ingevroren. Waarnemingen die elke 30 minuten worden gedaan, laten consequent zien dat zoet water sneller bevriest, wat bevestigt dat opgeloste stoffen het vriespunt verlagen.

Deze experimenten leveren praktijkgericht bewijs van colligatieve eigenschappen en versterken de wetenschappelijke redenering. Voor meer achtergrondinformatie over vriespuntsdepressie, zie het overzicht van de American Chemical Society op acs.org .