Veden sulamispiste?
Päivi Jurvanen
sulamispistettä nostettua?
Mitä aine maksaisi?
Ville Voipio
[Lisäsin sfnet.tiede.kemian mukaan, liippaa sen verran sieltäkin.]
"Päivi Jurvanen" <paivi.j...@mail.htk.fi> writes:
> Voisiko jotain ainetta sekoitta vetee, jotta saataisiin veden
> sulamispistettä nostettua?
Vedellähän on jo nykyisellään ällistyttävän korkea sulamispiste. Jos
vesi käyttäytyisi niinkuin senkokoisen molekyylin kuuluisi, sen pitäisi
olla kaasu huoneenlämmössä. Vesimolekyyli on kuitenkin siitä hassu, että
se muodostaa vetysidoksia naapurimolekyylien kanssa. Tällöin molekyylit
ovat voimakkasti sidottuja toisiinsa, joten veden jäätymispiste ja
kiehumispiste ovat korkeita.
Lisäaineitten sekoittaminen veteen laskee veden sulamispistettä. Näin
käy ainakin kaikilla ioneiksi liukenevilla aineilla (emäkset, hapot,
suolat), koska liuoksessa olevat ionit häiritsevät sidosten muodostumista.
Saman tempun tekevät kai käytännössä kaikki muutkin liukenevat lisä-
aineet, koska kaikki liuennut aines vähentää vesimolekyylien välisiä
vetysidoksia.
Sillä tavalla tietysti homma voisi onnistua, että tekisi liuoksen,
jossa olisi esimerkiksi puolet vettä ja puolet jotain muuta. Tämän
"jonkin muun" pitäisi olla poolinen aine, jotta se liukenisi veteen,
ja sen sulamispisteen pitäisi olla veden sulamispistettä korkeampi.
Ihan äkkiseltään ei sopivia aineita tule mieleen, koska nuo yleensä
käytettävät raskaammat nesteet pakkaavat olemaan veteen liukenemattomia.
Ja sekin on kyseenalaista, voidaanko puhua lisäaineistamisesta,
jos toista ainetta tarvitaan kovin paljon.
Natriumasetaatti saattaisi kuitenkin tarkoituksesta riippuen olla
jonkinlainen vastaus. Sillä on joissain oloissa tapa liueta omaan
kideveteensä, joten vaikka sen sulamispiste on huoneenlämmön yläpuolella,
sen voisi saada olemaan nesteenä huoneenlämmössä. Kyse on kuitenkin
siis eräästä suolasta, jolla on hassuja ominaisuuksia, ei niinkään
vedestä.
---
Jos siis tarkoituksena on saada vesipohjainen liuos, jonka sulamispiste
on esimerkiksi +5°C, niin pahalta näyttää. Ilmanpaineen avulla kikkailemalla
sulamispistettä saa muutettua, mutta valitettavasti korkein veden sulamis-
piste on noin 0.01°C veden kolmoispisteessä. Tällöinkin ilmanpaine on
luokkaa 5 millibaria, joten melkoisen tyhjää tuokin.
Tähän tosin täytyy samaan hengenvetoon todeta, että tavallisesti
esiintyvän jään (jää Ih) lisäksi on olemassa kymmenkunta muuta jään
kiteistä muotoa. Näistä metastabiili kuutiollinen kide (jää Ic) voisi
esiintyä myös normaalisti maapallolla esiintyvissä paineissa
ja lämpötiloissa. Yksi muoto jää XI:stä esiintyy matalissa paineissa
(siis nollasta tuhanteen baariin) ja lämpötiloissa (< 100K).
Muut kymmenkunta muotoa esiintyvät vain korkeissa paineissa. Sieltä
löytyy kyllä esimerkiksi jää VII, jonka sulamispiste kymmenessä giga-
paskalissa (siis sadassa tuhannessa baarissa) on luokkaa 600 K.
(Koko veden faasisotku löytyy kuvana vaikkapa osoitteesta:
http://www.dirt.sbu.ac.uk/water/phase.html)
- Ville
P.S. Tiedän, tiedän. Fuskasin. Molekyylien välisillä voimilla ja niitten
häiriintymisellä on hyvin vaikea selittää sitä tosiseikkaa, että veteen
liuenneet suolat _nostavat_ kiehumispistettä. Ilmeisesti kysymys on
siitä, että vesimolekyylit kerääntyvät varsin tiukasti ionien ympärille,
jolloin muodostuu isompia "klimppejä", joitten hajoittamiseen tarvitaan
enemmän energiaa. Nestefaasi nyt on ylipäätään hieman ikävä fysikaalisesti,
kun kaikki molekyylit liikkuvat jonkinlaisissa dynaamisesti muuttuvissa
klimpeissä.
--
Ville Voipio, M.Sc. (EE)
Matti Karhumäki
>
> Vedellähän on jo nykyisellään ällistyttävän korkea sulamispiste. Jos
> vesi käyttäytyisi niinkuin senkokoisen molekyylin kuuluisi, sen pitäisi
> olla kaasu huoneenlämmössä. Vesimolekyyli on kuitenkin siitä hassu, että
> se muodostaa vetysidoksia naapurimolekyylien kanssa. Tällöin molekyylit
> ovat voimakkasti sidottuja toisiinsa, joten veden jäätymispiste ja
> kiehumispiste ovat korkeita.
>
neljän asteen tienoilla.
Voisiko näitä bi-polaarisia vesimolekyylejä käyttää bittien massamuistina
jossain tarkassa lämpötilassa viiden asteen ja nollan välissä?
Et silleen (C)
Matti