Kylmäseoksia ja liukenemislämpöjä

Laboratoriossa tarvitaan monesti kylmähauteita , mm. tisleiden keräämissä. Kuvissa on kaksi usein käytettyä kylmäseosta. Kylmäseoksia on käytetty joskus kotioloissakin vaikkapa jäätelön valmistamisessa.

Kylmäseoksia
	Seoksiin on pantu lämpömittarin asemesta lämpötila-anturi, jotta mittaustulos olisi helposti luettavissa mittauslaitteiston näytöltä.
Kuvat © A.J. Meixner
Natriumkloridi ja jää		Kidevedellinen kalsiumkloridi ja jää

a) Mistä seosten jäähtyminen johtuu?		Vastaus a
b) Asetonilla ja kuivajäällä päästään jopa –78 °C: lämpötilaan. Mitä asetoni ja kuivajää ovat toiselta nimeltään?		Vastaus b
c) Mitä arvelet tapahtuvan, jos vedellä täytetty valurautainen pallo pannaan asetonin ja kuivajään seokseen? Miksi?		Vastaus c
Demonstration lab, Ice ... University of Wisconsin-Madison (gif-animaatio eri ikkunaan)
d) Natrium- ja kalsiumkloridia käytetään jäänestoon maateillä.* Kuinka on mahdollista, että samoilla aineilla saadaan aikaan matalia lämpötiloja jääseoksessa ja sulatetaan jäätä?		Vastaus d
*	Natrium- ja kalsiumkloridi eivät ole ympäristöystävällisiä aineita: kloridi-ioneja kulkeutuu niistä pohjaveteen. Korvaavaksi aineeksi onkin tulossa biohajoava muurahaishapon suola.

Liukenemislämpöjä
1			2
	1)	Huoneenlämpöiseen kidevedelliseen kalsiumkloridiin CaCl2 · 6H2O lisätään huoneenlämpöistä vettä, kunnes suola liukenee. Mitataan liuoksen lämpötila.
	2)	Kidevedettömään kalsiumkloridiin CaCl2 lisätään samoin vettä. Mitataan liuoksen lämpötila.
		e) Kumpi liukenemistapahtuma on endoterminen, kumpi eksoterminen? Vastaus e f) Tässä kuvatut kokeet ovat kvalitatiivisia. Suunnittele kvantitatiivinen liukenemislämmön määritys ammoniumkloridille. Vastaus f

OPH Etälukion kemia

a) Suolat pyrkivät liukenemaan veteen (vaikka vesi onkin pääosin jäässä). Näiden suolojen liukeneminen on endoterminen tapahtuma. Liukenemiseen tarvittava lisäenergia otetaan ympäristöstä, joka jäähtyy.

b) Asetoni on propanonia CH3(CO)CH3. Kuivajää on kiinteää hiilidioksidia CO2. Nimitys "kuivajää" johtuu siitä, että hiilidioksidi ei sula nesteeksi vaan sublimoituu kaasuksi normaalipaineessa.

c) Pallo hajoaa, suorastaan räjähtää, koska jäätyminen on nopeaa näin matalassa lämpötilassa. Vesi laajenee jäätyessään säännöllisen kidehilan muodostuessa.

d) Natriumkloridin ja kalsiumkloridin vesiliuosten jäätymispisteet ovat alempia kuin veden. Jäätymispiste riippuu liuenneen aineen määrästä. Suolat kuitenkin liukenevat spontaanisti, vaikka vesi olisi jäässäkin, sillä liukenemisessa entropia kasvaa. Liukenemislämpö (liukenemisentalpia) saadaan ympäristöstä.

e) Kidevedellisen kalsiumkloridin liukeneminen on endotermistä ja kidevedettömän eksotermistä.