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2011年5月25日—抗凍劑(Antifreeze),是指在水或溶液、溶劑當中的添加物,其目的在於降低溶液的凝固點,藉此以令在氣溫較低的時候,溶液不會凝固,因而避免 ...
抗凍劑 (Antifreeze) 國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
抗凍劑 (Antifreeze),是指在水或溶液、溶劑當中的添加物,其目的在於降低溶液的凝固點,藉此以令在氣溫較低的時候,溶液不會凝固,因而避免溶液凝固所造成的損害。
由於水凝固成冰之後,體積會膨脹,因此水凝固所造成的容器膨脹變形,或者是其他形式的損害,是相當嚴重的。也因此,在氣溫較低,可能會達到零下的地區,抗凍劑的使用相當普遍,例如像是汽車引擎、發動機的水冷卻系統。
抗凍劑,是凝固點下降(Freezing point depression)原理的應用;根據凝固點的下降公式:
ΔT = Kfm
其中ΔT為凝固點下降量,Kf為溶劑的凝固點下降常數,水為1.86℃/m;m則為溶質的重量莫耳濃度。由此可見,凝固點的下降與溶質的種類無關,而僅與其溶液粒子濃度(分子或離子)有關。因此抗凍劑對水的溶解度、以及抗凍劑的分子量,便是選擇的重要因素。一般而言,抗凍劑都是一些對於水能夠互溶的小型有機分子。
人們在最早的抗凍劑使用甲醇;當然,甲醇具有與水互溶、分子量低等優點;然而,甲醇的沸點較低,因此冷卻水在較高溫度工作時,甲醇的蒸發量會相當明顯,以至於其損耗速度快,必須要時時補充,造成成本的浪費。而且甲醇還可能會造成管路等金屬的加速腐蝕。
後來人們改用乙二醇來取代甲醇,成為受歡迎的抗凍劑,一直到現今都還經常使用。乙二醇與水互溶,且沸點高達大約180℃,具有相較於甲醇與水而言極低的蒸發能力,相當適合使用在可能出現高溫度的情況下。並且乙二醇還具有高比熱、低黏度等等優越的性質。然而,其最大的缺點在於其高毒性;也因此,乙二醇並不是很適合使用在一些食品相關保存的抗凍劑上面。此外乙二醇防凍劑也需要添加少量的抗腐蝕劑,這些抗腐蝕劑大多由矽酸鹽組成,可能會造成系統的堵塞。
由於乙二醇的毒性問題,製備來自於甘油的丙二醇,便成為了乙二醇的一個取代品。丙二醇雖然在做為一個...
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