KWALIFIKACJA CHM2 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 10.
Do przygotowania mieszaniny oziębiającej o temperaturze -5,1 °C z 500 g wody należy użyć
Ilustracja przedstawia tabelę związaną z mieszaninami oziębiającymi na bazie soli i wody.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Mieszaniny oziębiające dobiera się tak, aby przy danym stosunku masowym wody i soli osiągnąć wymaganą temperaturę. Dla temperatury -5,1 °C właściwy jest układ woda–NH4Cl w odpowiedniej ilości. Pozostałe propozycje nie odpowiadają temu punktowi zależności temperatura–skład.

Pełne wyjaśnienie:

Mieszanina oziębiająca to układ (najczęściej) woda + sól, który po zmieszaniu może osiągnąć temperaturę niższą od temperatury początkowej wody. Wynika to z dwóch zjawisk, które w praktyce rozpatruje się łącznie:

  • obniżenia temperatury krzepnięcia roztworu w porównaniu z czystą wodą,
  • efektu cieplnego rozpuszczania (rozpuszczanie może pochłaniać lub wydzielać ciepło, a rzeczywisty przebieg zależy od substancji i stężenia).

W zadaniach egzaminacyjnych dobór rodzaju soli i jej ilości zwykle opiera się na danych tabelarycznych lub wykresach typu "temperatura mieszaniny oziębiającej w funkcji składu". Dla wskazanej temperatury -5,1 °C poprawnie dobrana jest ilość 150 g NH4Cl na 500 g wody, ponieważ taki stosunek mas odpowiada punktowi/obszarowi, w którym układ woda–chlorek amonu osiąga żądaną temperaturę.

Odpowiedź z 30 g NH4Cl jest niewłaściwa, bo zbyt mała ilość soli nie zapewnia wymaganej zmiany własności roztworu (i praktycznie nie da oczekiwanego spadku temperatury do -5,1 °C). Propozycja 250 g CaCl2·H2O jest nieprawidłowa w tym kontekście, ponieważ inna sól ma inną zależność temperatura–skład oraz inne efekty rozpuszczania; "taka sama masa" nie oznacza "tej samej temperatury". Z kolei 425 g CH3COONa również nie odpowiada temperaturze -5,1 °C dla zadanej masy wody – to inny układ o innych właściwościach, więc wymagałby innego doboru ilości.

Wskazówka egzaminacyjna: jeżeli w zadaniu podana jest konkretna temperatura (z dokładnością do 0,1 °C), najczęściej oznacza to, że oczekuje się odczytu/wyboru na podstawie tabeli mieszanin oziębiających lub analogicznego zestawienia, a nie "szacowania" liniowego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To układ, w którym po zmieszaniu wody z odpowiednią solą można uzyskać temperaturę niższą niż początkowa. Działa to dzięki zmianie własności roztworu (m.in. obniżeniu temperatury krzepnięcia) oraz efektowi cieplnemu rozpuszczania, zależnemu od rodzaju soli i stężenia.
Najpewniej korzysta się z tabeli lub wykresu zależności temperatura–skład dla konkretnego układu (np. woda–NH4Cl). Następnie dla zadanej masy wody wyznacza się wymaganą masę soli. Samo "liczenie proporcji" bywa mylące, bo zależności są nieliniowe.
Taka dokładność zwykle sugeruje, że wynik pochodzi z danych doświadczalnych (tabele, wykresy) i należy dobrać wariant odpowiadający konkretnemu punktowi. Przy mieszaninach oziębiających zależności temperatury od składu nie są idealnie liniowe, więc "zaokrąglanie z głowy" może dać błąd.
Nie. Rzeczywista zmiana temperatury zależy od bilansu energetycznego: jedne sole rozpuszczają się z pochłanianiem ciepła (ochładzają), inne z wydzielaniem ciepła (mogą ogrzać). Dodatkowo stężenie wpływa na temperaturę krzepnięcia i właściwości roztworu, więc efekt nie jest "uniwersalny".
Najczęstsze to: dobieranie soli "na skojarzenie" (np. CaCl2 bo jest popularny), traktowanie zależności jako liniowej, ignorowanie tego, że różne sole mają różne wykresy temperatura–skład, oraz nieuwzględnianie tego, że hydraty (np. CaCl2·H2O) mają inną masę molową niż sól bezwodna.
To hydrat, czyli sól krystaliczna zawierająca wbudowaną wodę w strukturze (wodę krystalizacyjną). Ma inną masę molową i inne właściwości praktyczne niż sól bezwodna CaCl2. W zadaniach ilościowych trzeba uważać, bo ta "dodatkowa woda" wpływa na obliczenia i skuteczność mieszaniny.
Należy stosować właściwe naczynia, dozować sól porcjami przy mieszaniu, kontrolować temperaturę i unikać kontaktu roztworu ze skórą/oczami. Trzeba też znać zagrożenia substancji (np. pylenie, drażnienie) oraz postępować zgodnie z kartą charakterystyki. W zakładzie ważne jest też zabezpieczenie przed korozją aparatury.
Stosuje się je m.in. do krótkotrwałego chłodzenia elementów, stabilizacji temperatury próbek i roztworów, ograniczania szybkości reakcji ubocznych oraz przy prostych czynnościach serwisowych, gdy nie opłaca się uruchamiać instalacji chłodniczej. Dobór medium zależy od wymaganej temperatury i bezpieczeństwa.
Bo każda sól ma inną rozpuszczalność, inną masę molową i inny efekt cieplny rozpuszczania. To powoduje, że dla osiągnięcia tej samej temperatury potrzebne są różne udziały masowe. Dlatego w praktyce korzysta się z danych dla konkretnego układu, a nie z prostego porównania gramów.
Warto przećwiczyć: odczyt z tabel/wykresów temperatura–skład, rozpoznawanie hydratów i zapisu chemicznego, proste przeliczenia mas, a także zasady BHP pracy z solami. Dobrze jest też rozumieć, że nie zawsze da się policzyć wynik bez danych doświadczalnych i trzeba umieć je interpretować.
info

Około 63% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że mieszaniny oziębiające dobiera się tak, aby przy danym stosunku masowym wody i soli osiągnąć wymaganą temperaturę.

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z chemii fizycznej (roztwory, efekty cieplne, własności koligatywne)
  • Tabele/wykresy mieszanin oziębiających stosowane w kształceniu zawodowym i laboratoriach
  • Materiały BHP dotyczące pracy z solami i roztworami (karty charakterystyki)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego