Hej! Jestem dostawcą metabisulfitu sodu, a dziś chcę zagłębić się w to, jak ta substancja chemiczna wpływa na zamrażanie roztworów. To temat, który na pierwszy rzut oka może nie wydawać się bardzo ekscytujący, ale zaufaj mi, jest całkiem fajnie, kiedy się w to wpadniesz.
Po pierwsze, porozmawiajmy trochę o samym metabulficie sodu. Możesz znaleźć więcej informacji na ten temat na tej stronie:Metabisulfit sodu. To biały lub żółtawy - biały proszek z zapachem dwutlenku siarki. Jest szeroko stosowany w różnych branżach, takich jak żywność i napoje, obróbka wody, a nawet w fotografii.
Przejdźmy teraz do części naukowej. Punktem zamrażania roztworu jest temperatura, w której zmienia się z cieczy na stan stały. Gdy dodasz substancję rozpuszczoną (jak metabisulfit sodu) do rozpuszczalnika (zwykle w najczęstszych przypadkach), temperatura zamrażania roztworu maleje. Jest to znane jako zamrażanie - punktowa depresja.
Przyczyną tego zjawiska leży w sposobie oddziaływania cząstek substancji rozpuszczonej z cząsteczkami rozpuszczalnika. Kiedy metabisulfit sodu rozpuszcza się w wodzie, dysocjuje się w swoich jonach. Jony te zakłócają regularne rozmieszczenie cząsteczek wody, które są niezbędne do tworzenia kryształów lodu. W czystym rozpuszczalniku cząsteczki wody mogą łatwo łączyć się i tworzyć solidną strukturę sieci w normalnym punkcie zamrażania (0 ° C dla wody). Ale gdy unoszą się jony metabisarfitu sodu, przeszkadzają. Cząsteczki wody trudniej są uporządkowanie się do lodu - podobnie jak struktura, więc roztwór musi zostać schłodzony do niższej temperatury, zanim zamarza.
Ilość w depresji punktu zamrażania zależy od stężenia substancji rozpuszczonej. Im więcej metabisulfitu sodu dodajesz do roztworu, tym niższa temperatura zamrażania pójdzie. Ta zależność jest opisana przez równanie: δtf = kf × m × i
W tym równaniu ΔTF jest zmianą punktu zamrażania, KF jest stałą krioskopową (która jest specyficzna dla rozpuszczalnika; dla wody, kf = 1,86 ° C/m), M jest molowością roztworu (mole rozpuszczalnika na kilogram rozpuszczalnika), a ja jest czynnikiem hofonowym. Współczynnik Van't Hoff reprezentuje liczbę cząstek, w których rozpuszczona rozpuszcza się w roztworze. W przypadku metabisulfitu sodu (Na₂s₂o₅) dysocjuje na 2 jony sodu (Na⁺) i 1 gatunki związane z bisulfitem w roztworze, więc i wynosi około 3.
Weźmy przykład. Załóżmy, że mamy roztwór, w którym rozpuszczamy pewną ilość metabulfitu sodu w wodzie. Jeśli obliczymy molowość roztworu i użyjemy powyższego równania, możemy przewidzieć, ile punktu zamrażania zostanie obniżona. Na przykład, jeśli mamy 1 - molealny roztwór metabisulfitu sodu w wodzie, δTF = 1,86 ° C/m × 1 m × 3 = 5,58 ° C. Oznacza to, że temperatura zamrażania roztworu wynosi 0 ° C - 5,58 ° C = - 5,58 ° C.
Ta właściwość metabisulfitu sodu może mieć praktyczne zastosowania. Na przykład w branży spożywczej może być stosowany w systemach chłodniczych. Dodając metabisulfit sodu do roztworów chłodzących, temperaturę zamrażania można obniżyć, umożliwiając systemowi działanie w niższych temperaturach bez zamarzania. Jest to ważne dla utrzymywania jakości i bezpieczeństwa zużywalnej żywności.
W branży oczyszczania wody może również odgrywać pewną rolę. W zimnym klimacie rury wodne są narażone na zamrożenie, co może powodować pękanie. Dodając niewielką ilość metabisarfitu sodu do wody w rurach, punkt zamarzania wody można zmniejszyć, chroniąc rury przed uszkodzeniem.
Porównajmy teraz metabisulfit sodu z niektórymi innymi popularnymi chemikaliami pod względem zamrażania depresji. Dwie dobrze znane chemikalia toAzotyn soduIWodorowęglan sodu.
Azotyn sodu również dysocjuje w wodzie i powoduje zamarzanie - punktowy depresja. Jednak jego czynnik Van't Hoff jest inny. Azotyn sodu (nano₂) dysocjuje na 2 jony (Na⁺ i No₂⁻), więc i = 2. W porównaniu z metabisulfitem sodu, dla tej samej molowości roztworu, depresja z zamarzaniem - punktem spowodowanym przez azotyn sodu będzie mniejszy, ponieważ jest mniejszy.
Dwodarowęglan sodu (Nahco₃) również dysocjuje na 2 jony (Na⁺ i Hco₃⁻), więc ma podobny czynnik hoffowy jak azotyn sodu. Ale stała krioskopowa i ogólne zachowanie w różnych roztworach mogą się różnić.
Należy również zauważyć, że przy użyciu metabisulfitu sodu do zamrażania - depresji punktowej musimy wziąć pod uwagę niektóre aspekty bezpieczeństwa i środowiska. Metabisiulfit sodu może reagować z niektórymi substancjami i uwalniać gaz dwutlenku siarki, który może być szkodliwy, jeśli jest wdychany w dużych ilościach. Tak więc właściwe obsługa i wentylacja są kluczowe.
Pod względem wpływu na środowisko rozładowanie roztworów zawierających metabulfit sodu do zbiorników wodnych musi być starannie regulowany. Wysokie stężenia substancji chemicznej mogą mieć niekorzystny wpływ na życie wodne.
Jeśli jesteś w branży, która mogłaby skorzystać z zamrażania - punktowe właściwości depresji metabisulfitu sodu, chciałbym z tobą porozmawiać. Niezależnie od tego, czy jesteś w żywności, oczyszczaniu wody, czy w jakiejkolwiek innej istotnej dziedzinie, możemy omówić odpowiednią ilość i jakość metabisulfitu sodu dla twoich konkretnych potrzeb. Skontaktuj się z nami, a możemy rozpocząć rozmowę o tym, jak możemy pomóc w twoich projektach.
Odniesienia
- Atkins, PW i de Paula, J. (2014). Chemia fizyczna. Oxford University Press.
- Chang, R. (2010). Chemia. McGraw - Hill.