Водата замръзва при 32 градуса по Фаренхайт (0 градуса по Целзий), но когато се добави разтворено вещество като захар, точката на замръзване се променя. Молекулите на захарта пречат на водата да образува водородни връзки, необходими за твърдост, и водата трябва да стане още по-студена, преди да достигне точката си на замръзване.
Точка на замръзване
Температурата, при която течността се превръща в твърдо вещество, е известна като нейната точка на замръзване. На теория точката на топене на твърдото вещество трябва да бъде същата като точката на замръзване на течността. Например при 32 градуса по Фаренхайт (0 градуса по Целзий) съществува равновесие между замръзване на водата и топене на лед. Молекулите лед се топят, а молекулите вода полепват по леда и едновременно замръзват. В този момент водата изглежда замръзнала.
Водни молекули
Водната молекула се състои от един кислороден атом и два водородни атома. Температурата измерва колко енергия се създава от движещите се молекули. Когато водните молекули са студени, те нямат много енергия, така че не се движат много. Вместо това те се движат заедно и образуват водородни връзки, за да създадат твърда структура, наречена лед.
Добавяне на захар към вода
Когато добавите захар към водата, водата (разтворителят) се превръща в разтвор (разтворено вещество, разтворено в разтворител). Добавянето на захар нарушава течното състояние, тъй като молекулите на захарта се движат безцелно, което прави молекулите на течната вода по-малко организирани. Захарните молекули не се събират заедно с водни молекули, така че когато водните молекули започнат да замръзват, захарните молекули остават в течната вода. Когато водните молекули създават лед, захарните молекули имат по-малък обем течност, в която да се движат.
Депресия на точката на замръзване
Захарните частици могат да се разтварят само в течен разтворител и няма да се разтварят, когато разтворителят е в твърдо състояние. Следователно добавянето на захар към водата намалява химичния потенциал на разтвора, което също намалява точката му на замръзване. С други думи, разтвор на захар, разтворен във вода, трябва да се охлади до по-ниска температура от чистия разтворител, за да настъпи замразяване. Когато точката на замръзване на течността се понижи от наличието на добавка, настъпва депресия в точката на замръзване. Точната точка на замръзване се определя от количеството разтворени частици в разтворителя. Колкото повече разтворени частици има във водата, толкова по-голяма е депресията на точката на замръзване на разтвора.