Hej! Som dodávateľom metabisulfitu sodného a dnes chcem kopať, ako táto chemikália ovplyvňuje bod mrazu roztokov. Je to téma, ktorá sa na prvý pohľad nemusí javiť ako super vzrušujúca, ale ver mi, je to celkom v pohode, keď sa do nej dostanete.
Po prvé, povedzme si trochu o samotnom metabisulfite sodíku. Viac informácií o tom nájdete na tejto stránke:Metabisulfit sodný. Je to biely alebo žltkastý - biely prášok s zápachom oxidu siričitého. Všeobecne sa používa v rôznych odvetviach, ako sú potraviny a nápoje, úpravy vody a dokonca aj vo fotografii.
Teraz sa dostaneme k vedeckej časti. Bodom zmrazenia roztoku je teplota, pri ktorej sa mení z kvapaliny do tuhého stavu. Keď pridáte rozpustenú látku (napríklad metabisulfit sodný) do rozpúšťadla (zvyčajne vo vode v najbežnejších prípadoch), bod zamrznutia roztoku klesá. Toto je známe ako depresia zamrznutia - bodová depresia.
Dôvod tohto fenoménu spočíva v spôsobe interakcie rozpustených častíc s molekulami rozpúšťadla. Keď sa metabisulfit sodný rozpustí vo vode, disociuje sa do svojich iónov. Tieto ióny narušujú pravidelné usporiadanie molekúl vody, ktoré sú potrebné na tvorbu ľadových kryštálov. V čistom rozpúšťadle sa molekuly vody môžu ľahko spojiť a tvoriť pevnú mriežkovú štruktúru v normálnom bode zmrazenia (0 ° C pre vodu). Ale keď existujú metabisulfitové ióny sodný, ktoré sa pohybujú okolo, dostanú sa do cesty. Molekuly vody majú ťažší čas, ktorý sa organizuje do ľadu - podobnej štruktúry, takže roztok sa musí ochladiť na nižšiu teplotu skôr, ako zamrzne.
Množstvo, ktorým je bod mrazu depresívny, závisí od koncentrácie rozpustenej látky. Čím viac metabisulfitu sodného pridáte do roztoku, tým nižší bod mrazu pôjde. Tento vzťah je opísaný v rovnici: Δtf = kf × m × i
V tejto rovnici je ATF zmena bodu mrazu, KF je kryoskopická konštanta (ktorá je špecifická pre rozpúšťadlo; pre vodu, KF = 1,86 ° C/m), M je molalita roztoku (mol látky rozpusteného na kilogram rozpúšťadla) a I je faktor van'f HOFF. Faktor van't hoff predstavuje počet častíc, do ktorých sa rozpustená látka disociuje v roztoku. V prípade metabisulfitu sodného (Na₂s₂o₅) sa disociuje do 2 iónov sodného (Na⁺) a 1 druhom súvisiacich s bisulfitom v roztoku, takže I je približne 3.
Zoberme si príklad. Predpokladajme, že máme roztok, v ktorom rozpustíme určité množstvo metabisulfitu sodného vo vode. Ak vypočítame molalitu roztoku a použijeme vyššie uvedenú rovnicu, môžeme predpovedať, do akej miery sa bod mrazu zníži. Napríklad, ak máme 1 - moll roztok metabisulfitu sodného vo vode, ATF = 1,86 ° C/m × 1 m × 3 = 5,58 ° C. To znamená, že bod zamrznutia roztoku bude 0 ° C - 5,58 ° C = - 5,58 ° C.
Táto vlastnosť metabisulfitu sodného môže mať niektoré praktické aplikácie. Napríklad v potravinárskom priemysle sa môže použiť v chladiacich systémoch. Pridaním metabisulfitu sodného do chladiacich roztokov je možné znížiť bod zamrznutia, čo umožňuje systému pracovať pri nižších teplotách bez zamrznutia. Je to dôležité pre udržiavanie kvality a bezpečnosti potravín podliehajúcich podliehaním.
V priemysle úpravy vody môže tiež zohrávať úlohu. V chladnom podnebí sú vodné potrubia vystavené riziku zmrazenia, ktoré môžu spôsobiť prasknutie. Pridaním malého množstva metabisulfitu sodného do vody v potrubiach sa môže znížiť bod mrazu vody, čím sa chráni potrubia pred poškodením.
Teraz porovnajme metabisulfit sodný s niektorými ďalšími bežnými chemikáliami z hľadiska zmrazenia - bodovej depresie. Dve dobre - známe chemikálie súDusitan sodnýaHydrogenuhličitan sodný.
Dusičnan sodný sa tiež disociuje vo vode a spôsobuje zmrazenie - bodová depresia. Jeho faktor van't Hoff je však iný. Dusičnan sodný (nano₂) sa disociuje do 2 iónov (Na⁺ a no₂⁻), takže i = 2. V porovnaní s metabisulfitom sodným pre rovnakú molalitu roztoku bude depresia zmrazenia - bodová depresia spôsobená nitritom sodným menšia, pretože I je menšia.
Bikarbonát sodný (NAHCO₃) sa tiež disociuje do 2 iónov (Na⁺ a HCO₃⁻), takže má podobný van't hoff faktor ako dusitan sodný. Ale kryoskopická konštanta a celkové správanie v rôznych riešeniach sa môžu líšiť.
Je tiež dôležité poznamenať, že pri používaní metabisulfitu sodného na zmrazenie - bodová depresia musíme zvážiť určité bezpečnostné a environmentálne aspekty. Metabisulfit sodný môže reagovať s určitými látkami a uvoľňovať plyn oxidu siričitého, ktorý môže byť škodlivý, ak sa vdýchne vo veľkom množstve. Takže správne manipulácia a vetranie sú rozhodujúce.
Pokiaľ ide o vplyv na životné prostredie, musí byť dôkladne regulovaný výtok roztokov obsahujúcich metabisulfit sodný do vodných útvarov. Vysoké koncentrácie chemikálie môžu mať nepriaznivý vplyv na vodný život.
Ak ste v priemysle, ktorý by mohol mať úžitok z vlastností metabisulfitu sodného z mrazu - bodových depresie, rád by som sa s vami porozprával. Či už ste v potravinách, úpravách vody alebo v akomkoľvek inom relevantnom odbore, môžeme diskutovať o správnom množstve a kvalite metabisulfitu sodného pre vaše konkrétne potreby. Oslovte nás a môžeme začať konverzáciu o tom, ako vám môžeme pomôcť s vašimi projektmi.
Odkazy
- Atkins, PW a De Paula, J. (2014). Fyzikálna chémia. Oxford University Press.
- Chang, R. (2010). Chémia. McGraw - Hill.