Mengapa Gula Mempengaruhi Titik Beku Air?

Air membeku pada 32 derajat Fahrenheit (0 derajat Celcius), tetapi ketika zat terlarut seperti gula ditambahkan, titik beku berubah. Molekul gula mencegah air membuat ikatan hidrogen, yang diperlukan untuk soliditas, dan air harus menjadi lebih dingin sebelum mencapai titik bekunya.

Suhu di mana cairan berubah menjadi padat dikenal sebagai titik beku. Secara teori, titik leleh padatan harus sama dengan titik beku cairan. Misalnya, pada 32 derajat Fahrenheit (0 derajat Celcius), ada keseimbangan antara pembekuan air dan pencairan es. Molekul es mencair, dan molekul air menempel pada es dan menjadi beku pada saat yang sama. Air terlihat membeku pada titik ini.

Sebuah molekul air terdiri dari satu atom oksigen dan dua atom hidrogen. Suhu mengukur berapa banyak energi yang diciptakan oleh molekul yang bergerak. Ketika molekul air dingin, mereka tidak memiliki banyak energi, sehingga mereka tidak banyak bergerak. Sebaliknya, mereka bergerak bersama dan membentuk ikatan hidrogen untuk menciptakan struktur padat yang disebut es.

Ketika Anda menambahkan gula ke air, air (pelarut) menjadi larutan (zat terlarut yang dilarutkan dalam pelarut). Menambahkan gula mengganggu keadaan cair karena molekul gula bergerak tanpa tujuan, membuat molekul air cair kurang terorganisir. Molekul gula tidak menyatu dengan molekul air, jadi ketika molekul air mulai membeku, molekul gula tetap berada di dalam air cair. Ketika molekul air membuat es, molekul gula memiliki volume cairan yang lebih kecil untuk bergerak.

Partikel gula hanya dapat larut dalam pelarut cair dan tidak akan larut ketika pelarut dalam keadaan padat. Oleh karena itu, menambahkan gula ke dalam air menurunkan potensi kimia larutan, yang juga menurunkan titik bekunya. Dengan kata lain, larutan gula yang dilarutkan dalam air harus didinginkan pada suhu yang lebih rendah dari pelarut murni agar dapat terjadi pembekuan. Ketika titik beku cairan diturunkan dengan adanya aditif, penurunan titik beku terjadi. Titik beku yang tepat ditentukan oleh jumlah partikel zat terlarut yang terlarut dalam pelarut. Semakin banyak partikel zat terlarut di dalam air, semakin besar penurunan titik beku larutan.