氷に食塩をかけると、氷が溶けていきます。ところが、氷と塩水を混ぜたものは、0℃より冷たくなることがあります。
「溶けているなら、温かくなっているのでは？」と思うかもしれません。実は、氷は温めたときだけ溶けるわけではないのです。
ポイントは二つあります。
- 食塩が水に溶けると、氷が溶ける温度の条件が変わる。
- 氷が溶けるために、氷や塩水などがもつエネルギーが使われると、全体の温度が下がる。
条件が整えば、食塩と氷で約−21℃付近まで冷やせます。なぜそんなことが起こるのか、アイス作りともつなげて考えてみましょう。
まず、「氷が溶ける」と「塩が溶ける」を分けよう
日常会話ではどちらも「溶ける」といいますが、起こっている変化は違います。
| 何が起こる？ | 変化の名前 | 変化したあとは？ |
|---|---|---|
| 氷が水になる | 融解（ゆうかい） | 固体の水が、液体の水になる |
| 食塩が水に溶ける | 溶解（ようかい） | 食塩の成分が水の中に広がり、塩水になる |
氷と食塩を混ぜると、この二つの変化が関わってきます。食塩が水そのものに変わるわけではありません。
塩水は、0℃より低い温度で凍り始める
ふつうの地上に近い気圧では、純粋な水と氷が十分に熱をやり取りしてつり合う温度は、約0℃です。「つり合う」とは、同じ時間に氷から水になる量と、水から氷になる量が等しく、全体として氷の量が増減しない状態です。
ここでは、約0℃の氷と少量の水が一緒にあるところへ、食塩を加えた場合を考えます。食塩は水に溶け、氷の周りに塩水ができます。
塩水は、純粋な水より低い温度で凍り始めます。そのため、約0℃では氷と塩水がつり合わず、氷が溶ける方向へ変化が進みます。
このように、物質が水などに溶けることで、凍り始める温度が下がる現象を「凝固点降下（ぎょうこてんこうか）」といいます。「凝固点」は凍り始める温度、「降下」は下がることです。
塩水の凍り始める温度は、塩の濃さによって変わります。「塩水なら何℃でも凍らない」ということではありません。
なお、冷凍庫の氷は0℃より低温です。ここでは変化の道筋を考えやすくするために、最初の条件を「約0℃」として説明しています。
氷が溶けると、どうして温度が下がるの？
ここで、「凍り始める温度」と「いまの実際の温度」を分けて考えましょう。
凝固点は、凍り始める温度の目安です。温度計の数字は、いま何℃なのかを示します。凝固点が下がっただけで、温度計の数字まで自動的に下がるわけではありません。
実際に冷える理由は、氷が溶けるためにエネルギーを使うことにあります。
氷は、水に変わるときにも熱を受け取る
温度の違いによって、物から物へ移るエネルギーを「熱」といいます。熱は温度の高い方から低い方へ移ります。
理科の「状態変化」では、氷を加熱したときの温度をグラフで考えます。ふつうの気圧で、純粋な水と氷がつり合った状態を保ちながら少しずつ熱を加えると、溶けている間の温度はほぼ0℃のままです。グラフでは、その部分が横ばいになります。
加熱を続けているのに、なぜ温度が上がらないのでしょうか。加えた熱は、どこへ行ったのでしょうか。
その熱は、氷を水に変えるために使われています。氷は温まるときだけでなく、水に変わるときにも熱を受け取るのです。この、溶けるために必要な熱が「融解熱（ゆうかいねつ）」です。
ふつうの気圧で0℃の氷1gを0℃の水に変えるには、約334Jのエネルギーが必要です。J（ジュール）はエネルギーの量を表す単位で、温度の単位の℃とは違います。
水1gを1℃温めるのに必要な熱は約4.2Jです。334を4.2で割ると約80になるので、この334Jは、同じ1gの水を0℃から約80℃まで温める熱と同じくらいです。氷1gは、温度が0℃のままでも、水に変わるためにそれだけの熱を受け取ります。これは熱の量の比較で、氷を入れた飲み物が80℃冷えるという意味ではありません。
氷が水より飲み物をよく冷やせる理由も、この融解熱にあります。詳しい比較や計算は、同じ0℃でも氷が水より飲み物を冷やせる理由で説明しています。
溶けるためのエネルギーは、どこから来る？
食塩を加えたときの変化を、順に整理します。
- 食塩が水に溶けて、塩水ができる。
- 氷と塩水がつり合う温度が下がり、もとの温度では氷が溶け始める。
- 氷が溶けるために、氷や塩水、容器などがもっているエネルギーが使われる。
- エネルギーを失った分、氷と塩水を混ぜたものや容器の温度が下がる。
外から熱がほとんど入らなくても、氷や塩水自身が冷えることで、氷の一部を溶かすエネルギーをまかなえます。周りの空気や、冷やしたい物から熱が入る場合は、その熱も氷を溶かすために使われます。
だから、「氷が溶けること」と「全体が冷えること」は、同時に起こるのです。
食塩が水に溶けるときも、熱を受け取る
食塩そのものが水に溶けるときにも、熱の出入りがあります。一般的な条件では、食塩が溶ける変化も熱を吸収し、冷えることに関わります。
ただし、氷と食塩で冷やす仕組みには、氷が溶けるためのエネルギーも必要です。「食塩が溶けて熱を吸収するから」だけで、全体を説明することはできません。
また、道路の凍結防止に使う塩化カルシウムは、食塩とは別の物質です。例えば無水の塩化カルシウムは、水に溶けると熱を出します。塩の種類が違えば、溶けるときの熱の出入りも変わります。
アイス作りと道路の塩は、何が同じで何が違う？
アイス作りでは「冷やす」ために、道路では「氷を溶かす」ために塩を使います。同じ仕組みの、どの部分を利用しているのでしょうか。
| 場面 | 目的 | 利用する仕組み |
|---|---|---|
| 氷と食塩でアイスを作る | 材料を0℃より冷やす | 低い温度で氷が溶けるときに、材料から熱を受け取る |
| 道路に塩類をまく | 氷を減らし、凍りにくくする | 凍り始める温度を下げる。効果は路面温度と塩水の濃さで変わる |
アイス作りでは、外の氷が溶けて、中の材料が凍る
氷と食塩でアイスを作るときは、材料を入れた容器や袋の外側を、氷と塩水で冷やします。冷却用の食塩は外側の氷に加え、アイスの材料とは分けて使います。
牛乳や砂糖を混ぜた材料は、純粋な水より凍り始める温度が低くなります。そのため、約0℃でつり合った純粋な水と氷だけでは、十分に低い温度まで冷やせません。
食塩を加えると、0℃より低い温度で氷を溶かしながら、材料から熱を受け取れます。熱の流れは、次の向きです。
内側の材料 → 容器の壁 → 外側の氷と塩水
材料は熱を失って冷え、凍り始めます。外側では、その熱を受け取って氷が溶けます。内側の材料が凍ることと、外側の氷が溶けることは、熱の移動でつながっているのです。
冷凍庫から出したばかりの氷は、それ自体が0℃より低温なので、条件によっては食塩なしでも材料を凍らせられます。
道路にまく塩も、凍り始める温度を変えている
冬の道路に塩類をまくのは、路面に塩水を作り、凍り始める温度を下げるためです。路面が0℃より低くても、その濃さの塩水が液体でいられる温度なら、氷を溶かしたり、凍結を起こりにくくしたりできます。
ただし、路面の温度が低すぎたり、雪や氷が溶けて塩水が薄まったりすると、凍ることもあります。
食塩を増やすと、何℃まで冷える？
食塩を増やせば、いつまでも温度が下がるわけではありません。
ふつうの気圧で、食塩と水が十分につり合った状態にあるとき、液体の塩水が存在できる最低温度は約−21℃です。専門的には「共晶温度（きょうしょうおんど）」といいます。これは食塩水についての値で、氷そのものは冷凍装置などでさらに低温にできます。
実際に何℃まで冷えるかは、次の条件で変わります。
- 氷・水・食塩の量と、最初の温度
- 食塩がどれだけ溶けているか
- 氷の大きさや混ぜ方
- 容器や周りから入る熱
日本化学会近畿支部の解説では、氷と食塩を質量の比で3：1にし、条件がうまく整えば−20℃まで下がる例が紹介されています。この比は、混ぜる前の氷と食塩の量を比べたもので、できた塩水の濃度とは違います。同じ比でも、最初の温度や容器などで結果は変わります。
冷やしている途中も、塩水の濃さは変わる
食塩がすべて溶けた後は、氷が溶けて水が増えると塩水が薄まり、凍り始める温度は0℃に近づきます。溶け残った食塩がさらに溶ける場合もあるので、いつも同じように薄まるわけではありません。
氷と塩水が残ってつり合えば、そのときの塩水の濃さに合った温度になります。ただし、周りから熱が入り続ければ氷は溶け、すべてなくなった後は液体の温度が上がっていきます。
温度を確かめるなら、手ではなく温度計で
氷と食塩を混ぜて低温を作るものは、「寒剤（かんざい）」と呼ばれます。身近な材料でも、皮膚に触れると凍傷（とうしょう）を起こすおそれがあります。凍傷は、強い冷たさによって皮膚などが傷つくことです。
- 塩と氷を皮膚に押し当てたり、手で冷たさを比べたりしないでください。
- 観察する場合は、必ず先生や保護者などの大人と一緒に行ってください。
- −25℃以下まで測れる温度計を使い、冷えた容器にも素手で触れないでください。
- 容器や器具は、低温での使用に適したものを大人と確認してください。
温度計の先端が容器の壁や底に当たらず、氷と塩水が混ざった部分を測っているかも確かめます。測る場所や時刻が違うと、温度計の数字も変わります。
もう少し知りたい人へ：塩水の中では何が変わる？
水は「水分子（みずぶんし）」という小さな粒からできています。食塩が水に溶けると、ナトリウムイオンと塩化物イオンという、電気を帯びた粒に分かれて広がります。
塩水から氷ができるときは、主に水分子が規則正しく並びます。塩の成分は氷の結晶に入りにくく、残った液体のほうに集まります。
つまり、混ざり合った粒の中から、主に水分子が氷へ移る変化になります。食塩と水が混ざることは液体の状態を安定させる方向に働くため、純粋な水より低い温度にならないと、氷と液体がつり合いません。
詳しい説明には、粒の分布の仕方などを考える必要があります。ここでは、水分子が別の物質に変わるのではなく、塩が混ざることで凍る条件が変わる、と押さえておきましょう。
まとめ：溶ける条件と、熱の移動を分けて考えよう
食塩を加えると、凍り始める温度が下がります。そして、氷が溶けるために、氷や塩水などがもつエネルギーが使われると、全体が冷えていきます。
「なぜ溶けるのか」と「なぜ温度が下がるのか」を分けると、道路の氷を溶かす働きも、アイスの材料を冷やす働きも説明できます。
氷が小さくなっているからといって、温まっているとは限りません。温度計の数字と一緒に、「何が溶けているか」「熱はどこへ移っているか」にも目を向けてみてください。
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参考資料
学校図書『中学校理科教科書Web版』1年 p.88「状態変化と温度」（純粋な物質の状態変化と温度のグラフ）
https://r7-kagaku.gakuto-plus.jp/1-2/3-1/1p088/
日本化学会近畿支部「Q72 氷に塩を入れると、より冷たくなるのはなぜですか？」（融解熱と溶解熱、食塩と氷による冷却）
https://kinki.chemistry.or.jp/pre/a-72.html
OpenStax『Physics』11.3 Phase Change and Latent Heat（氷の融解熱と水の温度上昇に必要な熱の比較）
https://openstax.org/books/physics/pages/11-3-phase-change-and-latent-heat
OpenStax『Chemistry 2e』11.4 Colligative Properties（溶液の凝固点降下と濃度、理想化した説明の範囲）
https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/11-4-colligative-properties
University of Illinois Urbana-Champaign, Physics Van「Lowering of Melting Point」（凝固点降下の熱力学的な説明と実際の温度低下。冒頭の改訂回答とFollow-Up #7）
https://van.physics.illinois.edu/ask/listing/9400
山口大学『Academi-Q』No.10「お菓子な化学実験 冷凍庫を使わないアイスクリームづくりに挑戦」（氷と塩の冷却、到達温度と扱い方）
https://www.yamaguchi-u.ac.jp/info/academi-q/back_number/academiq_no10/index.html
米国連邦道路局（FHWA）『Manual of Practice for An Effective Anti-Icing Program』Appendix A（食塩水の共晶温度、道路用塩類の性質。1996年刊行の保存資料）
https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/safety/95202/004.cfm
信州大学繊維学部『実験・実習における安全の手引き』2026年度（氷と塩を使う寒剤の凍傷リスク）
https://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/textiles/docs/F_anzen2026ver02.pdf
国際化学物質安全性カード（ICSC 1184）「塩化カルシウム（無水物）」（水への溶解時の発熱）
https://chemicalsafety.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_card_id=1184&p_lang=ja&p_version=2
資料確認：2026年11月7日
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