რატომ მოქმედებს შაქარი წყლის გაყინვის წერტილზე?

წყალი იყინება 32 გრადუს ფარენგეიტზე (0 გრადუსი ცელსიუსით), მაგრამ როდესაც ხსნადი ნივთიერება, როგორიცაა შაქარი ემატება, გაყინვის წერტილი იცვლება. შაქრის მოლეკულები ხელს უშლის წყლის წარმოქმნას წყალბადის ობლიგაციები, რომლებიც საჭიროა სიმკვრივისთვის და წყალი კიდევ უფრო უნდა გაცივდეს, სანამ გაყინვის წერტილს მიაღწევს.

ტემპერატურა, როდესაც სითხე მყარად იქცევა, ცნობილია, როგორც მისი გაყინვის წერტილი. თეორიულად, მყარი ნივთიერების დნობის წერტილი უნდა იყოს იგივე, რაც სითხის გაყინვის წერტილი. მაგალითად, 32 გრადუს ფარენგეიტზე (0 გრადუსი ცელსიუსით), არსებობს წონასწორობა წყლის გაყინვასა და ყინულის დნობას შორის. ყინულის მოლეკულები დნება, წყლის მოლეკულები კი ყინულს ეწებება და ერთდროულად იყინება. წყალი ამ ეტაპზე გაყინული ჩანს.

წყლის მოლეკულა შედგება ერთი ჟანგბადის ატომისა და ორი წყალბადის ატომისგან. ტემპერატურა ზომავს რამდენ ენერგიას ქმნის მოლეკულების მოძრაობა. როდესაც წყლის მოლეკულები ცივი არიან, მათ არ აქვთ ბევრი ენერგია, ამიტომ ისინი ბევრს არ მოძრაობენ. ამის ნაცვლად, ისინი ერთად მოძრაობენ და ქმნიან წყალბადის კავშირებს და ქმნიან მყარ სტრუქტურას, რომელსაც ყინულს უწოდებენ.

როდესაც წყალს დაამატებთ შაქარს, წყალი (გამხსნელი) ხდება ხსნარი (გამხსნელად გახსნილი ხსნადი). შაქრის დამატება თხევად მდგომარეობას არღვევს, რადგან შაქრის მოლეკულები უმიზნოდ მოძრაობენ, თხევადი წყლის მოლეკულები ნაკლებად ორგანიზებულია. შაქრის მოლეკულები არ შეფუთულია წყლის მოლეკულებთან ერთად, ასე რომ, როდესაც წყლის მოლეკულები იწყებს გაყინვას, შაქრის მოლეკულები თხევად წყალში რჩება. როდესაც წყლის მოლეკულები ყინულს ქმნიან, შაქრის მოლეკულებს აქვთ მცირე მოცულობის სითხე, რომელშიც უნდა გადაადგილდნენ.

შაქრის ნაწილაკები იხსნება მხოლოდ თხევად გამხსნელში და არ იშლება, როდესაც გამხსნელი მყარ მდგომარეობაშია. ამიტომ წყალში შაქრის დამატება ამცირებს ხსნარის ქიმიურ პოტენციალს, რაც ასევე ამცირებს მის გაყინვის წერტილს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წყალში გახსნილი შაქრის ხსნარი უნდა გაცივდეს უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე სუფთა გამხსნელი, რათა მოხდეს გაყინვა. როდესაც სითხის გაყინვის წერტილი დაეცემა დანამატის არსებობით, ხდება გაყინვის წერტილის დეპრესია. გაყინვის ზუსტი წერტილი განისაზღვრება გამხსნელში გახსნილი ხსნადი ნაწილაკების რაოდენობით. რაც უფრო მეტი ხსნადი ნაწილაკია წყალში, მით მეტია ხსნარის გაყინვის წერტილის დეპრესია.