Door Kevin Beck | Bijgewerkt op 24 maart 2022

Besjunior/iStock/GettyImages

Iedereen is getuige geweest van de transformatie van een vloeistof in vast ijs of omgekeerd. Begrijpen wanneer deze faseverandering plaatsvindt, is essentieel voor het dagelijks leven, van veilig autorijden in de winter tot koken en wetenschappelijke experimenten.

Wat zijn bevriezen en smelten?

De meeste stoffen bestaan in drie fasen:vast, vloeibaar of gasvormig, afhankelijk van temperatuur en druk. Water is uniek omdat het bij comfortabel lage temperaturen vast en vloeibaar kan zijn, en bij 100°C (212°F) in gas verandert, een temperatuur die voor de meeste mensen toegankelijk is. De overgang van vast naar vloeibaar wordt smelten genoemd; het tegenovergestelde, van vloeibaar naar vast, is bevriezen of verharding. Wanneer een vloeistof een gas wordt, is deze kokend , terwijl het omgekeerde proces condensatie is . In zeldzame gevallen kan een vaste stof de vloeibare fase omzeilen en direct in gas veranderen door middel van sublimatie , of een gas kan zich rechtstreeks op een vast oppervlak afzetten.

Wat beïnvloedt vries- en smeltpunten?

Het vriespunt van een stof hangt af van de moleculaire structuur ervan. Water heeft bijvoorbeeld een relatief hoog vriespunt van 0°C omdat de waterstofbruggen gemakkelijk aan elkaar ‘vergrendelen’, terwijl ethylalcohol (CH₃CH₂OH) bevriest bij –114°C (–174°F). Wanneer verschillende vloeistoffen worden gemengd of wanneer een vaste stof in een vloeistof wordt opgelost, verschuift het vriespunt van het resulterende mengsel voorspelbaar op basis van de betrokken componenten.

Opgeloste stoffen, oplosmiddelen en oplossingen

In een oplossing wordt de opgeloste vaste stof de opgeloste stof genoemd en de vloeistof die het draagt is het oplosmiddel . Het toevoegen van een opgeloste stof verlaagt het vriespunt van het oplosmiddel, een fenomeen dat bekend staat als vriespuntverlaging , een klassieke colligatieve eigenschap . Het effect hangt af van het aantal deeltjes dat door de opgeloste stof wordt geproduceerd, en niet van de chemische identiteit ervan.

Vriespunt van NaCl-oplossing

Keukenzout (natriumchloride) lost op in water en verlaagt het vriespunt. Daarom verspreiden wegploegen in de winter zout om het ijs te laten smelten. NaCl valt uiteen in twee ionen (Na⁺ en Cl⁻), dus elke mol zout levert twee deeltjes op die het vriespunt verlagen. Een opgeloste stof die meer deeltjes per formule-eenheid produceert, zou het vriespunt nog verder verlagen.

Vriespuntcalculator

Gebruik een online vriespuntcalculator om de temperaturen van gewone vloeistoffen in Celsius, Fahrenheit en Kelvin op te zoeken. Het vergelijken van de vriespunten van verschillende stoffen kan patronen onthullen die verband houden met hun moleculaire structuren.