Vand fryser ved 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius), men når et opløst stof som sukker tilsættes, ændres frysepunktet. Sukkermolekylerne forhindrer vandet i at danne hydrogenbindinger, som kræves for soliditet, og vandet skal blive endnu koldere, før det når sit frysepunkt.
Frysepunkt
Temperaturen, ved hvilken en væske bliver til et fast stof, er kendt som dets frysepunkt. Teoretisk set skal et fast smeltepunkt være det samme som væskens frysepunkt. For eksempel er der ved 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius) en ligevægt mellem vandfrysning og issmeltning. Molekyler af is smelter, og vandmolekyler holder fast ved isen og bliver frosne på samme tid. Vandet ser frossent ud på dette tidspunkt.
Vandmolekyler
Et vandmolekyle består af et iltatom og to brintatomer. Temperatur måler hvor meget energi der skabes af bevægelige molekyler. Når vandmolekyler er kolde, har de ikke meget energi, så de bevæger sig ikke meget. I stedet bevæger de sig sammen og danner hydrogenbindinger for at skabe en solid struktur kaldet is.
Tilsætning af sukker til vand
Når du tilsætter sukker til vand, bliver vandet (opløsningsmidlet) en opløsning (et opløst stof opløst i et opløsningsmiddel). Tilsætning af sukker forstyrrer den flydende tilstand, fordi sukkermolekyler bevæger sig rundt uden mål, hvilket gør de flydende vandmolekyler mindre organiserede. Sukkermolekyler pakker ikke sammen med vandmolekyler, så når vandmolekylerne begynder at fryse, forbliver sukkermolekylerne i det flydende vand. Når vandmolekylerne skaber is, har sukkermolekylerne et mindre volumen væske at bevæge sig i.
Frysepunktsdepression
Sukkerpartikler kan kun opløses i et flydende opløsningsmiddel og opløses ikke, når opløsningsmidlet er i fast tilstand. Tilføjelse af sukker til vand sænker derfor opløsningens kemiske potentiale, hvilket også sænker dets frysepunkt. Med andre ord skal en opløsning af sukker opløst i vand afkøles til en lavere temperatur end det rene opløsningsmiddel for at frysning skal ske. Når en væskes frysepunkt sænkes ved tilstedeværelsen af et additiv, forekommer nedtrykning af frysepunktet. Det nøjagtige frysepunkt bestemmes af mængden af opløste partikler opløst i opløsningsmidlet. Jo flere opløste partikler der er i vandet, jo større nedfrysning af opløsningens opløsning.