Miksi ruokasooda alentaa veden jäätymislämpötilaa?

Leivinsooda ei alenna veden jäätymislämpötilaa. Itse asiassa se nostaa veden jäätymislämpötilaa alentamalla jäätymispistettä. Tämän ymmärtämiseksi voimme tarkastella ratkaisujen kolligatiivisia ominaisuuksia.

Kolligatiiviset ominaisuudet ovat liuosten ominaisuuksia, jotka riippuvat liuenneen aineen hiukkasten pitoisuudesta riippumatta liuenneen aineen identiteetistä. Yksi näistä kolligatiivisista ominaisuuksista on jäätymispisteen lasku. Tämä tarkoittaa, että liuoksen jäätymispiste on alhaisempi kuin puhtaan liuottimen jäätymispiste. Mitä enemmän liuenneita hiukkasia liuoksessa on, sitä suurempi on jäätymispisteen lasku.

Ruokasooda (natriumbikarbonaatti) on liuennut aine, joka hajoaa ioneiksi veteen liuotettuna. Tämä tarkoittaa, että jokainen ruokasoodamolekyyli tuottaa kaksi ionia, yhden natriumionin (Na+) ja yhden bikarbonaatti-ionin (HCO3-). Nämä ionit häiritsevät jääkiteiden muodostumista, mikä nostaa veden jäätymispistettä.

Se, missä määrin ruokasooda nostaa veden jäätymispistettä, riippuu liuoksen pitoisuudesta. Väkevämpi ruokasoodaliuos nostaa veden jäätymispistettä enemmän kuin vähemmän väkevä liuos.

Yleensä minkä tahansa liuenneen aineen lisääminen veteen nostaa veden jäätymispistettä. Tästä syystä suolaa käytetään jään sulattamiseen teillä ja jalkakäytävillä. Suola liukenee veteen tiellä ja muodostaa liuoksen, jolla on alhaisempi jäätymispiste. Tämä tarkoittaa, että vesi voi pysyä nestemäisenä alemmassa lämpötilassa, mikä auttaa sulattamaan jäätä.

On kuitenkin tärkeää huomata, että on olemassa raja, kuinka paljon veden jäätymispistettä voidaan nostaa. Jos veteen lisätään liikaa liuennutta ainetta, liuos konsentroituu niin, että se alkaa itse asiassa laskea veden jäätymispistettä. Tätä ilmiötä kutsutaan "eutektiseksi pisteeksi".