चीनी पानी के हिमांक को क्यों प्रभावित करती है?

पानी 32 डिग्री फ़ारेनहाइट (0 डिग्री सेल्सियस) पर जम जाता है, लेकिन जब चीनी जैसे विलेय को मिलाया जाता है, तो हिमांक बदल जाता है। चीनी के अणु पानी को हाइड्रोजन बांड बनाने से रोकते हैं, जो कि ठोसता के लिए आवश्यक होते हैं, और पानी को अपने हिमांक तक पहुंचने से पहले और भी ठंडा होना पड़ता है।

वह तापमान जिस पर कोई द्रव ठोस में बदल जाता है, उसका हिमांक कहलाता है। सिद्धांत रूप में, किसी ठोस का गलनांक द्रव के हिमांक के समान होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 32 डिग्री फ़ारेनहाइट (0 डिग्री सेल्सियस) पर, पानी जमने और बर्फ के पिघलने के बीच एक संतुलन होता है। बर्फ के अणु पिघल रहे हैं, और पानी के अणु बर्फ से चिपके हुए हैं और एक ही समय में जम रहे हैं। इस बिंदु पर पानी जमे हुए दिखता है।

एक पानी के अणु में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। तापमान मापता है कि गतिमान अणुओं से कितनी ऊर्जा उत्पन्न होती है। जब पानी के अणु ठंडे होते हैं, तो उनमें बहुत अधिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए वे बहुत अधिक नहीं घूमते हैं। इसके बजाय, वे एक साथ चलते हैं और बर्फ नामक एक ठोस संरचना बनाने के लिए हाइड्रोजन बांड बनाते हैं।

जब आप पानी में चीनी मिलाते हैं, तो पानी (विलायक) एक घोल (विलायक में घुला हुआ विलेय) बन जाता है। चीनी मिलाने से तरल अवस्था बाधित हो जाती है क्योंकि चीनी के अणु लक्ष्यहीन होकर घूमते हैं, जिससे तरल पानी के अणु कम व्यवस्थित हो जाते हैं। चीनी के अणु पानी के अणुओं के साथ पैक नहीं होते हैं, इसलिए जब पानी के अणु जमने लगते हैं, तो चीनी के अणु तरल पानी में रह जाते हैं। जब पानी के अणु बर्फ बनाते हैं, तो चीनी के अणुओं में तरल की मात्रा कम होती है जिसमें चलना होता है।

चीनी के कण केवल एक तरल विलायक में घुलने में सक्षम होते हैं और जब विलायक ठोस अवस्था में होता है तो यह नहीं घुलेगा। इसलिए, पानी में चीनी मिलाने से घोल की रासायनिक क्षमता कम हो जाती है, जिससे उसका हिमांक भी कम हो जाता है। दूसरे शब्दों में, पानी में घुले चीनी के घोल को जमने के लिए शुद्ध विलायक की तुलना में कम तापमान पर ठंडा किया जाना चाहिए। जब किसी योजक की उपस्थिति से द्रव का हिमांक कम हो जाता है, तो हिमांक अवनमन होता है। सटीक हिमांक का निर्धारण विलायक में घुले विलेय कणों की मात्रा से होता है। जल में जितने अधिक विलेय कण होते हैं, विलयन का हिमांक अवनमन उतना ही अधिक होता है।