Herhalde hepimiz kar yağmadan önce yollara tuz serpildiğini görmüşüzdür. Muhtemelen bunun buzlanmaya karşı bir önlem olduğunu da biliyoruzdur. Peki tuz gerçekten buzun oluşmasını nasıl engeller? Ya da buza dökülen tuz, nasıl buzun erimesini sağlar? Tuz yerine başka neler kullanılabilir? Suyun donması ve donma noktasının düşürülmesi ile ilgili merak edilen tüm soruların cevaplarını bu makalemde bulabilirsiniz.

Öncelikle suyun yapısı ve donması hakkında detaylı bilgiyi Buz Neden Suda Yüzer? adlı makalemde bulabilirsiniz.

İlk olarak şu konuya açıklama getirmekte fayda var; tuz deyince aklımıza ilk gelen sofra tuzu olsa da tuzun kimyadaki anlamı, bir asit ve bir bazın reaksiyonu sonucunda oluşan maddelerin genel adıdır. Sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorür (NaCl), hidroklorik asit (HCl) ve sodyum hidroksit (NaOH) maddelerinin reksiyonu sonucunda oluşur. Farklı asit ve farklı bazların reaksiyonu ile birbirinden çok farklı ve özellikte tuzlar elde edilir. Aşağıdaki listede bazı tuzların kullanım yerlerini ve üretilmesinde kulanılan asit ve bazları görebilirsiniz.

Kimyasal reaksiyonlar sonucunda oluşan tuzlar iyonik yapıdadır. Yani tuzu oluşturan atomlar artı ve eksi elektrik yüküne sahiptir. Örneğin sofra tuzunu oluşturan sodyum atomları artı, klor atomları da eksi yüklüdür. Bu yüzden tuzlar genel olarak suda çözünürler.

Daha önceki makalelerimde bahsettiğim gibi suyun donması, su molekülleri arasında oluşan hidrojen bağlarının etkisiyle gerçekleşir. Oda sıcaklığında serbestçe hareket eden su molekülleri, sıcaklığın düşmesiyle yavaşlar ve moleküller arasındaki hidrojen bağları etkili olmaya başlar. Sıcaklığın suyun donma noktası olan sıfır dereceye düşmesi ile su molekülleri arasında oluşan hidrojen bağları, molekülleri bir arada tutar ve böylece katı bir yapı oluşturur. Yani su donar. Suya eklenen tuz, donma noktasındaki su molekülleri arasında oluşan hidrojen bağlarınının oluşmasını engeller. Böylece katı bir yapı oluşturamayan su molekülleri, donma noktasında sıvı halde kalır. Yani tuz, suyun donma noktasını düşürür. Bunun yanında buza atılan tuz, buzun içindeki az miktardaki suyla veya havada bulunan nem sayesinde çözünür ve su molekülleri arasında oluşmuş hidrojen bağlarını yok eder. Böylece katı yapının bozulmasına neden olan tuz, buzun sıvı hale geçmesine, yani buzun erimesine neden olur.

Ucuz ve çokca bulunması nedeniyle buzlanmaya karşı en fazla kullanılan tuz, sodyum klorür'dür. Sodyum klorür içeren su -7 derecede donar. Yani sodyum klorür, suyun donma noktasını 7 derece düşürür. Bu sıcaklığın altında hirojen bağlarının oluşumu engellenemez ve su donar. Ayrıca sodyum klorür'ün su içinde çözünmesi için etraftan ısı alması gerekir. Bu yüzden sodyum klorür'ün suda çözünmesi sırasında suyun ısısı düşer. Bu sebepten dolayı sodyum klorür buzları çözmek için değil, buzlanmaya karşı kullanılır.

Buzlanmaya karşı kullanılan diğer bir tuz, kalsiyum klorürdür. Kalsiyum klorür suyun donmasını -25 dereceye kadar düşürebilir. Ayrıca kalsiyum klorür'ün suda çözünmesi sırasında ortama ısı verilir. Bu yüzden buzların çözülmesinde sodyum klorüre göre daha etkilidir.

Sodyum klorür ve kalsiyum klorürün yanında, buzlanmaya ve buz çözmeye karşı magnezyum klorür, potasyum klorür, üre, kalsiyum-magnezyum asetat tuzlarının da kullanım alanları vardır. Fakat en çok kullanılan tuzlar sodyum klorür ve kalsiyum klorürdür. Yapılan araştırmalara göre buzlanmaya karşı sadece Amerika'da yılda 20 milyon ton tuz kullanılmaktadır. Bu aşırı kullanım oranı çevre üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Özellikle tarım alanların tuz oranının artması, ürün verimlerinin düşük olmasına neden olur. Bunun yanında yollar da aşırı tuz yüzünden kolaylıkla aşınır.