砂糖が氷を溶かすのはなぜですか?

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冬の氷を溶かすために道路に氷を広げるのが一般的な方法ですが、氷がない場合は砂糖を使用することもできます。 実際、水に溶ける物質ならどれでも使用できます。 砂糖は塩と同じようには機能せず、粘着性のある水が道端の泥をタフィーに変えるという問題があります。 しかし、それは水の凝固点を下げるので、外気温が冷たすぎない限り、氷は溶けるでしょう。 これが起こる理由は、水に溶解した溶質が水分子が合体して固体になる能力を妨げるためです。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

砂糖は、水分子と結合し、それらの間にさらに多くのスペースを作ることによって、水の凝固点を下げます。 これは、それらを固体構造に結合する静電力を克服するのに役立ちます。 水に溶ける物質についても同じことが言えます。

水と氷の

凝固点では、水は固体状態と液体状態の間で変動します。

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水が氷の固体状態にあるとき、分子は互いに結合して結晶構造になり、そこから逃げるエネルギーはありません。 温度が上昇すると、分子は振動エネルギーと動きの自由を獲得します。 臨界点で、それらはそれらを結晶構造に結合する静電力から解放され、液体状態でより自由に動き回ることができます。 この臨界点は華氏32度(摂氏0度)の融点であるため、よくご存知でしょう。

水が液体状態にあり、温度を下げると、分子はエネルギーを失い、最終的には合体して結晶構造になります。 この臨界温度である凝固点では、分子は静電結合を逃れるのに十分なエネルギーを持っていません 彼らはお互いに力を合わせているので、冬を逃れるために集まっている猫のグループのような「休眠」状態に落ち着きます 冷やす。 繰り返しますが、これを引き起こすのは、それらが互いに及ぼす静電引力です。

砂糖を少し加える

塩と比較して、ショ糖分子は大きくて複雑です。

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水に溶解する溶質は、かなり単純な理由で凝固点を下げます。 物質が溶解すると、水分子がその物質を取り囲み、静電的に結合します。 溶質は水分子間にスペースを提供し、それらが互いに及ぼす引力を減少させます。 その結果、移動の自由を維持するために必要なエネルギーが少なくなり、低温でも液体状態を維持します。

これは、溶質粒子が塩中のナトリウムイオンや塩化物イオンなどの個々のイオンであるか、化学式Cのショ糖(テーブルシュガー)などの大きく複雑な分子であるかに関係なく発生します。

12H22O11. 1分子あたり45個の原子があるため、砂糖は水分子をより小さく、より強く帯電したイオンほど効果的に分離しません。そのため、砂糖は塩ほど効果的に融点を下げません。 もう1つの関連する理由は、凝固点への影響が溶質の量に依存することです。 糖分子は塩イオンよりもはるかに大きいため、特定の量の水に収まる分子は少なくなります。

砂糖は本当に氷を溶かさない

冬の道路の乗組員はおそらくすぐに砂糖に切り替えることはないでしょう。

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砂糖が氷を溶かすと言うのは少し不正確です。 実際に起こることは、それが凝固点を下げることです、それで水はより低い温度で液体状態にとどまることができます。 これは、水分子間にスペースを提供し、それらの相互の引力を減らすことによって行われます。 華氏30度(摂氏-1.1度)の氷の上に砂糖を投げると氷は溶けますが、温度が下がると水はやがて凍ります。 新しい凝固点は純水の凝固点よりも低くなりますが、氷の上に塩を投げた場合よりも高くなります。

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