【科普讲堂】冬天里的“化学魔法”：融雪、防冻、取暖背后的密码
寒风一吹，冬天就带着霜雪、低温如约而至。你有没有好奇过？为什么撒上融雪剂，路面的冰雪就能快速消融？汽车在零下几十度的环境里，水箱却不会结冰？小小的暖宝宝，能持续发热好几个小时？还有暖炉取暖时，为什么总提醒要注意通风防中毒？其实，这一切背后，都藏着化学的“小玄机”。今天就来一一拆解，解锁冬天里的化学知识点！
融雪剂：
冰雪的“克星”，都有哪些试剂呢？
每到下雪天，环卫工人们就会在路面撒上白色的颗粒，很快冰雪就会融化。很多人以为这是普通的食盐，其实融雪剂的家族可不小，一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，该类融雪剂融雪效果好，基本没有腐蚀损害，但它的价格太高，一般用于机场等重要场所。另一类则是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通称作‘化冰盐’。其优点是价格便宜，仅相当于有机类融雪剂的1/10，但它对大型公共基础设施的腐蚀是很严重的。我们常见的融雪剂就属于这类，用的最多的是氯化钠（即工业盐）。
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它的工作原理很简单——利用“凝固点降低”的化学原理。“氯盐类”融雪剂溶于水（雪）后，其冰点在零度下，如，氯化钠（食盐主要成分）溶于水后冰点在-10℃，氯化钙在-20℃左右，醋酸类可达-30℃左右。盐水的凝固点比水的凝固点低，因此在雪水中溶解了盐之后就难以再形成冰块。此外，融雪剂溶于水后，水中离子浓度上升，使水的液相蒸气压下降，但冰的固态蒸气压不变。为达到冰水混和物固液蒸气压等的状态，冰便融化了。
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但融雪功效强大的同时，对道路、环境以及人体健康都有一定危害——融雪剂多为盐类，与融雪融化的水混合形成水溶液，可渗入房屋、桥梁的钢筋混凝土部位，发生原电池反应而发生锈蚀作用，导致混凝土保护层脱落、钢筋腐蚀，降低道路、桥梁等交通基础设施的使用寿命。融雪剂中的盐溶液成分一部分进入下水道，另一大部分渗透入地下，污染地下水资源，导致动植物生存环境盐碱化。融雪剂中的成分还可能损害人体健康，比如刺激皮肤和眼睛，影响呼吸系统。
汽车防冻液：
零下几十度，水箱也能“扛得住”，不容小觑的试剂
冬天开车，要是没有防冻液，水箱里的水就会结冰膨胀，把水箱和发动机冻裂，后果不堪设想。那防冻液是怎么做到“防冻”的呢？防冻液，全称防冻冷却液，是指有防冻功能的冷却液。它通常由乙二醇或丙二醇与水混合而成，并含有防腐蚀、防锈和防沸的添加剂。
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现国内外95%以上使用乙二醇的水基型防冻液，与自来水相比，乙二醇最显著的特点是防冻，而水不能防冻。其次，乙二醇沸点高，挥发性小，粘度适中并且随温度变化小，热稳定性好。因此，乙二醇型防冻液是一种理想的冷却液，它的核心作用也是“降低凝固点”。纯乙二醇的凝固点是-12.7℃，当它和水按一定比例混合后，混合液的凝固点会大幅降低。比如常见的50%乙二醇+50%水的混合液，凝固点可以降到-35℃左右，能满足大部分地区的冬季防冻需求。
除了防冻，防冻液还有“防沸”和“防腐”的作用。水的沸点是100℃，而乙二醇混合液的沸点可以达到108℃以上，能避免夏天发动机水温过高沸腾；同时，防冻液里还添加了防腐剂、防锈剂等成分，能保护水箱和发动机的金属部件不被腐蚀。
暖宝宝：
持续发热的“小太阳”，靠的是化学放热反应
冬天出门，揣一个暖宝宝在口袋里，瞬间就能感受到温暖，而且能持续发热好几个小时。这股热量不是来自电，也不是来自热水，而是来自一场缓慢的化学放热反应。
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暖宝宝的核心成分是铁粉、活性炭、食盐、蛭石和水。当我们打开暖宝宝的包装，空气就会进入里面，铁粉会和空气中的氧气发生“氧化反应”（也就是铁生锈的过程），这个反应会释放出大量的热量。不过平时铁生锈很慢，热量也慢慢散失了，暖宝宝里的活性炭是“催化剂”，能加快反应速度；食盐能帮助铁粉更好地导电，进一步促进氧化反应；蛭石则是很好的保温材料，能把反应释放的热量锁住，让热量持续释放，而不是一下子就散掉。
一般来说，暖宝宝的发热温度能达到50-60℃，持续发热时间4-12小时不等，完全能满足日常取暖的需求。不过使用时要注意，避免直接贴在皮肤上，以免烫伤。
暖炉取暖：
警惕“隐形杀手”CO，化学反应要辨清
冬天用煤炉、燃气炉取暖时，家人总会反复提醒“要开窗通风”，核心就是为了防止一氧化碳中毒。这又是为什么呢？
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我们用来取暖的煤、天然气等燃料，主要成分是碳(C)、甲烷(CH₄)等。当氧气充足时，这些燃料会充分燃烧，生成二氧化碳(CO₂)和水，同时释放出热量，这是安全的；但如果通风不好，室内氧气不足，燃料就会发生“不充分燃烧”，这时就会生成一氧化碳(CO)。
一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，很难被察觉，而且它和人体血液中血红蛋白的结合能力，是氧气的200-300倍。一旦吸入一氧化碳，血红蛋白就会优先和它结合，无法再运输氧气，导致人体组织缺氧，严重时会危及生命。
所以，用暖炉取暖时，一定要保证通风良好，让燃料充分燃烧；同时可以安装一氧化碳报警器，一旦检测到一氧化碳超标，就能及时提醒，避免危险发生。
原来冬天里的这些“温暖保障”和“安全提醒”，都离不开化学知识的支撑，以及重要的化学试剂。化学不是遥不可及的公式和实验，而是藏在我们生活的方方面面，默默守护着我们的冬日生活。这些冬天里的化学小知识，你都get到了吗？赶紧分享给身边的人吧！
