氷と食塩の関係について。

質問

氷に食塩をかけると速く溶けますが、その理由を教えてください。
私が考えたところでは、水の融点が変化することが理由だと思うのですが、うまく説明できないので、よろしくお願いします。

回答No.5

noname#62864 · ベストアンサー

No.2です。補足します。
塩をかけることによって凝固点降下が起こります。
すなわち、氷の温度（０℃）では食塩水は凍りませんので、食塩をかけた周囲では氷が溶けはじめることになります。つまり、実際には氷の表面ではわずかながら氷が溶けて水になったり、生じた水が再び凍ったりといった変化を起こしていますので、溶けた際に食塩と混ざりあい、凝固点（融点）が低下し、水になったまま氷に戻らなくなってしまうわけです。
さらに、ひとたび水が生じれば、上述の氷と水の間の変化も起こりやすくなり、加速度的に水が発生することになります。

一般に凝固点降下は、溶媒（ここでは水）中の溶質の濃度（厳密に言えば単位体積中の溶質の「粒子（分子やイオン）」数）に比例します。中学レベルで説明するならば、食塩は比較的水に良く溶ける上に、少量でも多くの「粒子」（イオン）を生じる性質があるので、多量の氷を溶かし、温度を下げることができると言うわけです。

水によく溶ける物質であれば、食塩の場合と同様に、上述のことが起こりますので、氷を溶かし、温度が下がる可能性があります。ただし、水に溶けた時に多くの熱を発生する物質は、温度を下げるのにはハンディがあるかもしれませんね。

参考URLに種々の例が示されています。

参考URL：

http://www.mlsrc.saitama-u.ac.jp/kiki/table/freezing.htm

お礼

科学的な思考を何年もしていなかった為、理解するのに時間がかかり、お礼が遅くなってしまいました。今回のご説明を何度も読み直して、ようやくわかってきました。中学生の娘にも何とか説明できそうです。どうもありがとうございました。

回答No.6

mojitto

凝固点降下は確か小学生でも扱う事実ではありますが、説明をすることはとても困難なことです。
今回はかなり強引な説明をします。

凝固点降下は粒子(分子やイオン)の数が多いほど降下します。つまり大量の塩を入れたり、同じ量を入れる場合でも、粒子の細かいものほど降下します(つまり一見した重さは同じでも、分子が大きい上に溶解度が小さい砂糖より、塩のほうが粒子の数が多いので降下の作用は大きい。溶けない砂は降下作用はない)。

ではなぜそのようなことが起こるのかというと、例えば羊の群れに狼を放つのと同じです。群れの外から狼が近づくと、群れの一番外の羊は狼から遠のくために群れの形が少し崩れます。(群れの結束力を吸収(氷のエネルギーを奪う)してしまう)その空いた空間にさらに狼が…すると羊の群れは四散します。つまり結束力の高い氷から低い水に変わるわけです。
狼は多ければ多いほど崩壊は早くなります。
このとき、狼が来ようが、虎が来ようが、ライオンが来ようが、群れが瓦解することは変わりがありません。つまり肉食獣の数によるわけです。

ただこの説明は必ずしも正確ではありません。正確に説明するには難解な用語を持ち出す必要があるので…

お礼

わかりやすいご説明ありがとうございました。氷と塩の間で何が起こっているのか、理解するのに役立ちました。

回答No.4

久保 泰臣（@omi3_）

>同じ大きさの氷に同じ条件下で塩、砂糖、小麦粉、庭の砂など同量に振りかけたところ、「塩」をかけた氷だけが圧倒的な速さで溶けていきました。なぜ塩以外の物質をかけた時と異なる溶け方をするのか、また「食塩水」だけが凝固点降下を起こすのか、ほかにも同様な水溶液があるのか、中学生の娘が理解できるような説明を求めています。どうぞよろしくお願いします。

>小麦粉、庭の砂
は、溶解するのではなく、濡れるだけです。

>砂糖、
は、溶解しますが、塩を同じ溶媒としての機能を求めるには、
数倍の量が必要だし、また、冷たい水には溶けにくい物です。

塩、砂糖、小麦粉、庭の砂、
この中で一番水と仲良しなのは、塩で、
氷を溶かしてまで、仲間を増やそうとするのです。

これは、凝固点の話ですが、
沸点は、逆で、沸点上昇をします。
塩水だと、105度でも沸騰しないのです。

溶媒が溶け込んでいる水の水分子は、水の状態であり続けようとして、
固体になったり、液体になったり、をしたがらないのです。

これは浸透圧とも関連するとても高度で
利用価値の高い化学的現象なのですが、
私の説明は、小学生並ですね。
でも
庭の砂と比較しているのだから、設問も小学生並ですね。

お礼

わかり易い言葉でのご説明、ありがとうございました。

回答No.3

久保 泰臣（@omi3_）

食塩水は、凝固点降下を起こします。
食塩水 5%の濃度に浮かぶ氷は、
-3度位の温度になるまで溶け続けます。

氷の表面の水分子は、
解けたり凍ったりしていますが、
食塩などの溶媒分子が近くにあると、
解けたままになるのです。
そのとき、
近くに居た仲間の水分子の振動を奪って出てゆくので、
振動を奪われた水分子は冷えてしまいます。
それが凝固点降下の理由です。

ナメクジに塩をかけたのとは違う理由ですよ。

お礼

ご回答ありがとうございました。ご説明はよくわかりましたが、まだ疑問が残っています。後ほど「補足質問」をしますので、またどうぞよろしくお願いします。

補足

中学生の娘が自由研究で行った実験で、同じ大きさの氷に同じ条件下で塩、砂糖、小麦粉、庭の砂など同量に振りかけたところ、「塩」をかけた氷だけが圧倒的な速さで溶けていきました。なぜ塩以外の物質をかけた時と異なる溶け方をするのか、また「食塩水」だけが凝固点降下を起こすのか、ほかにも同様な水溶液があるのか、中学生の娘が理解できるような説明を求めています。どうぞよろしくお願いします。

回答No.2

noname#62864

氷に塩をかけると温度が低下しますよね。
そのためには、熱をどこかに放出する必要があります。
その熱を放出するために氷が溶けます。

つまり、氷が溶けることによって熱が奪われ、その結果、温度が０℃以下に下がるということです。

お礼

ご回答ありがとうございました。
氷に塩をかけたことによって、氷が熱を放出し、塩がかかったところが溶かされ、残りの氷の部分の温度が下がる、ということでしょうか。
なぜ「塩」をかけると氷は熱を放出するのでしょうか。つまり、なぜ「砂糖」や「砂」では「塩」をかけた時ほど氷が速く溶けないのでしょうか。「塩」だけに特有な何かがあるのでしょうか。突っ込んだ質問で申し訳ございませんが、疑問がまだ解けないので、どうぞよろしくお願い致します。

回答No.1

haru84

かなり適当ですが、適当なりに答えを考えてみました。塩が振られた場所はモル濃度が上がり、モル凝固点降下によって氷点が下がりますので、定温下ではより溶けやすくなります。しかし、蒸発によるエネルギーの消失で実際には０℃以下の液体（塩水）になっている可能性があります。従って、塩を振るとそこだけボツボツと穴があくように溶け、その周辺の温度を下げるので、氷全体としては長生きするという結果になるのではないでしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございました。中学生の娘に説明したいので、もう少し簡単な解説を頂ければありがたいです。私自身、モルについては勉強し直さないと現時点では理解できないので、すみません。