Wenn sich Salz in Wasser am Eis löst, entsteht Salzwasser. Sein Gefrierpunkt liegt unter dem von reinem Wasser. Unter passenden Bedingungen schmilzt deshalb mehr Eis, als wieder gefriert. Das Schmelzen braucht Energie; die Mischung kann dabei sogar kälter werden.
Im Winter wird manchmal Salz gegen Eis gestreut. Wie kann ein Körnchen Salz dabei helfen? Wir schauen auf die Grenze zwischen Eis und flüssigem Wasser. Das Titelbild ist eine Illustration, kein gemessenes Versuchsergebnis.
Am Eis passiert mehr, als du siehst
Reines Wasser und Eis können bei normalem Luftdruck um 0 °C nebeneinander bestehen. An ihrer Grenze verlassen Wassermoleküle das Eis, während andere sich wieder daran anlagern.
Im Gleichgewicht laufen Schmelzen und Gefrieren gleich schnell ab. Die sichtbare Eismenge bleibt dann gleich, obwohl einzelne Moleküle weiterhin wechseln. Ein warmer Raum liefert zusätzlich Energie und lässt Eis allmählich schmelzen.
Gelöstes Salz verschiebt das Gleichgewicht
Auf einem bereits feuchten Eiswürfel kann Salz im flüssigen Wasser gelöst werden. Dabei entsteht eine Salzlösung. Entscheidend ist also gelöstes Salz, nicht ein trockenes Körnchen als kleine Heizung.
Bei derselben Temperatur gefriert aus der Salzlösung weniger Wasser zurück. Nun kann mehr Eis schmelzen, als neu entsteht. Das Gleichgewicht zwischen Eis und Salzlösung liegt bei einer niedrigeren Temperatur: Der Gefrierpunkt ist gesunken.
Schmelzen kann die Mischung abkühlen
Um Eis zu schmelzen, wird Energie benötigt. Wassermoleküle lösen sich aus dem festen Verband und können als Flüssigkeit aneinander vorbeigleiten. Sie werden dabei nicht in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.
Die Energie kann aus der Mischung selbst und aus ihrer Umgebung kommen. Deshalb kann eine Eis-Salz-Wasser-Mischung unter 0 °C abkühlen, während Eis darin schmilzt. Mehr flüssiges Wasser bedeutet also nicht automatisch eine höhere Temperatur.
Es gibt keine Wirkung bei jeder Kälte
Wie weit der Gefrierpunkt sinkt, hängt davon ab, wie viel Salz im Wasser gelöst ist. Nicht jede Salzlösung hat denselben Gefrierpunkt. Bei sehr starkem Frost kann gewöhnliches Kochsalz Eis nicht beliebig weiter auftauen.
Auch die Zeit, die Eistemperatur und die Energiezufuhr beeinflussen das Ergebnis. Unser kleiner Vergleich im warmen Zimmer ist deshalb kein Test, ob ein Gehweg sicher ist, und misst keinen genauen Gefrierpunkt.
Zwei Eiswürfel in Schälchen vergleichen
- Stelle mit einem Erwachsenen zwei gleiche, flache Kunststoffschälchen auf ein wasserfestes Tablett. Der Erwachsene legt mit einer Zange je einen ähnlich großen Eiswürfel aus derselben Form hinein. Wartet, bis beide Oberflächen etwas feucht sind.
- Der Erwachsene streut etwa einen Viertelteelöffel Kochsalz auf nur einen Eiswürfel. Der andere bleibt ohne Salz. Startet eine Uhr. Lasst beide Schälchen am selben Platz stehen; nicht anfassen, erwärmen oder umrühren.
- Zeichne die Form beider Eiswürfel am Anfang sowie nach drei und sechs Minuten. Achte auf Mulden und Flüssigkeit um das Eis. Notiere auch, wenn der Unterschied klein ist. Würfelgröße, Anfangstemperatur und ungleich verteiltes Salz können das Ergebnis verändern.
Nur mit einem Erwachsenen und kleinen Mengen Kochsalz arbeiten. Eis und besonders die Eis-Salz-Mischung nicht mit Händen oder Haut berühren; der Erwachsene benutzt eine Zange. Nichts kosten, kein Streusalz und kein Trockeneis verwenden. Spritzer in die Augen vermeiden, Verschüttetes sofort aufwischen. Anschließend lässt der Erwachsene alles vollständig schmelzen und spült die Schälchen aus.
Zum Mitnehmen
Gelöstes Salz senkt den Gefrierpunkt von Wasser. So kann Eis auch unter 0 °C schmelzen. Dafür wird Energie benötigt, und die Mischung kann dabei kälter werden.
Warum kann Kochsalz Eis beim Schmelzen helfen?
Quellen & Weiterlesen
University of Washington · Freezing Point Depression ↗American Chemical Society · Changing State—Freezing ↗American Chemical Society · Why Does Salt Make Ice Colder? (PDF) ↗American Chemical Society · Changing State—Melting ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
