Γιατί η ζάχαρη λιώνει τον πάγο;

•••Modfos / iStock / GettyImages

Είναι συνηθισμένη πρακτική να απλώνετε πάγο σε οδοστρώματα για να λιώνετε τον χειμερινό πάγο, αλλά ελλείψει πάγου, θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε ζάχαρη. Στην πραγματικότητα, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε ουσία που διαλύεται στο νερό. Η ζάχαρη δεν θα λειτουργούσε όπως και το αλάτι, και υπάρχει το ζήτημα όλου του κολλώδους νερού που μετατρέπει την άκρη του δρόμου σε άφθονο. Αλλά επειδή μειώνει το σημείο πήξης του νερού, ο πάγος θα λιώσει, αρκεί η εξωτερική θερμοκρασία να μην είναι πολύ κρύα. Ο λόγος που συμβαίνει είναι ότι κάθε διαλυμένη ουσία που διαλύεται στο νερό παρεμβαίνει στην ικανότητα των μορίων του νερού να συνενώνονται σε μια στερεή μορφή.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Η ζάχαρη μειώνει το σημείο πήξης του νερού δεσμεύοντας με τα μόρια του νερού και δημιουργώντας περισσότερο χώρο μεταξύ τους. Αυτό τους βοηθά να ξεπεράσουν τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις που τις συνδέουν σε μια συμπαγή δομή. Το ίδιο ισχύει για κάθε ουσία που διαλύεται στο νερό.

•••Φωτογραφία από τον Jonathan Percy στο Unsplash

Όταν το νερό είναι σε στερεή κατάσταση πάγου, τα μόρια συνδέονται μεταξύ τους σε μια κρυσταλλική δομή από την οποία κανένα από αυτά δεν έχει την ενέργεια να διαφύγει. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια αποκτούν δονητική ενέργεια και ελευθερία κινήσεων. Σε κρίσιμο σημείο, μπορούν να απελευθερωθούν από τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις που τις συνδέουν σε μια κρυσταλλική δομή και κινούνται πιο ελεύθερα σε υγρή κατάσταση. Γνωρίζετε καλά αυτό το κρίσιμο σημείο, καθώς είναι το σημείο τήξης στους 32 βαθμούς Φαρενάιτ (0 βαθμούς Κελσίου).

Όταν το νερό βρίσκεται σε υγρή κατάσταση και μειώνετε τη θερμοκρασία, τα μόρια χάνουν ενέργεια και τελικά συγκεντρώνονται σε κρυσταλλική δομή. Σε αυτήν την κρίσιμη θερμοκρασία, το σημείο πήξης, τα μόρια δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεφύγουν από τους ηλεκτροστατικούς δεσμούς ασκούν ο ένας τον άλλον, οπότε εγκαθίστανται σε "αδρανής" κατάσταση σαν μια ομάδα γατών που συσσωρεύονται μαζί για να ξεφύγουν από το χειμώνα ψύχρα. Και πάλι, είναι οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις έλξης που ασκούν ο ένας στον άλλο που προκαλούν αυτό να συμβεί.

•••Wavebreakmedia Ltd / Wavebreak Media / Getty Images

Οποιαδήποτε διαλυμένη ουσία που θα διαλυθεί στο νερό μειώνει το σημείο πήξης για έναν αρκετά απλό λόγο. Όταν μια ουσία διαλύεται, μόρια νερού την περιβάλλουν και συνδέονται με αυτήν ηλεκτροστατικά. Η διαλυμένη ουσία παρέχει χώρο μεταξύ των μορίων του νερού και μειώνει την έλξη που ασκούν το ένα στο άλλο. Ως αποτέλεσμα, χρειάζονται λιγότερη ενέργεια για να διατηρήσουν την ελεύθερη κυκλοφορία τους και θα παραμείνουν σε υγρή κατάσταση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Αυτό συμβαίνει εάν τα σωματίδια της διαλυμένης ουσίας είναι μεμονωμένα ιόντα, όπως τα ιόντα νατρίου και χλωριούχου άλατος, ή μεγάλα, πολύπλοκα μόρια όπως η σακχαρόζη (επιτραπέζια ζάχαρη), η οποία έχει τον χημικό τύπο C₁₂Η₂₂Ο₁₁. Με 45 άτομα ανά μόριο, η ζάχαρη δεν διαχωρίζει τα μόρια του νερού τόσο αποτελεσματικά όσο τα μικρότερα, πιο έντονα φορτισμένα ιόντα, γι 'αυτό η ζάχαρη δεν μειώνει το σημείο τήξης τόσο αποτελεσματικά όσο το αλάτι. Ένας άλλος σχετικός λόγος είναι ότι η επίδραση στο σημείο πήξης εξαρτάται από τον όγκο της διαλυμένης ουσίας. Επειδή τα μόρια σακχάρου είναι πολύ μεγαλύτερα από τα ιόντα αλατιού, λιγότερα από αυτά θα χωρέσουν σε μια δεδομένη ποσότητα νερού.

•••Vlad Turchenko / iStock / Getty Images

Είναι λίγο ανακριβές να πούμε ότι η ζάχαρη λιώνει τον πάγο. Αυτό που πραγματικά συμβαίνει είναι ότι μειώνει το σημείο πήξης, ώστε το νερό να μπορεί να παραμείνει σε υγρή κατάσταση σε ψυχρότερη θερμοκρασία. Αυτό το κάνει παρέχοντας χώρο μεταξύ των μορίων του νερού και μειώνοντας την έλξη τους μεταξύ τους. Εάν ρίξετε ζάχαρη στον πάγο στους 30 βαθμούς Φαρενάιτ (-1,1 βαθμούς Κελσίου), ο πάγος θα λιώσει, αλλά εάν η θερμοκρασία πέσει κάτω, το νερό τελικά θα παγώσει. Το νέο σημείο πήξης είναι χαμηλότερο από αυτό του καθαρού νερού, αλλά υψηλότερο από αυτό που θα ήταν εάν ρίχνατε αλάτι στον πάγο.