안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.
얼음과 소금을 섞으면 온도가 내려가는 현상은 냉각 혼합이라고 하며, 이는 동결점 저하 현상 때문입니다. 동결점 저하는 용액의 동결점이 용매의 순수한 동결점보다 낮아지는 현상을 말합니다. 이 경우, 소금(NaCl)이 물의 얼음과 반응하여 소금물 용액을 형성하며, 이 용액의 동결점은 순수한 물의 동결점인 0°C보다 낮습니다.
동결점 저하의 원리:
분자 수준에서의 변화: 소금이 물에 녹으면, 나트륨(Na⁺) 이온과 염소(Cl⁻) 이온으로 분리됩니다. 이 이온들은 물 분자 사이에 들어가서 물 분자들이 얼음을 형성하는 것을 방해합니다. 즉, 물 분자가 고체 상태로 정렬되어 얼음을 형성하기 위해서는 더 낮은 온도가 필요하게 됩니다.
열역학: 얼음이 녹을 때, 주변 환경(얼음 자체 포함)으로부터 열을 흡수합니다. 소금을 추가하면 얼음이 녹는 과정이 촉진되어 더 많은 열이 흡수되며, 결과적으로 혼합물의 온도가 더욱 떨어집니다.
총괄성: 이 현상은 또한 총괄성이라는 용액의 성질로 설명될 수 있습니다. 용액 내에서 용매의 화학적 잠재력이 감소하면 동결점이 낮아지는데, 이는 용질(소금)의 존재로 인해 발생합니다.
