Vanduo užšąla esant 32 laipsniams pagal Celsijų (Fahrenheit) (0 laipsnių Celsijaus), tačiau pridedant tirpiklio, pvz., Cukraus, užšalimo temperatūra pasikeičia. Cukraus molekulės neleidžia vandeniui užmegzti vandenilio jungčių, kurios reikalingos kietumui, o vanduo turi dar labiau atvėsti, kol jis pasieks užšalimo tašką.
Užšalimo taškas
Temperatūra, kai skystis virsta kieta medžiaga, vadinama jo užšalimo temperatūra. Teoriškai kietosios medžiagos lydymosi temperatūra turėtų būti tokia pati kaip skysčio užšalimo temperatūra. Pavyzdžiui, esant 32 laipsniams pagal Farenheitą (0 laipsnių Celsijaus), yra pusiausvyra tarp vandens užšalimo ir ledo tirpimo. Tirpsta ledo molekulės, o vandens molekulės laikosi ant ledo ir tuo pačiu metu sušąla. Šiuo metu vanduo atrodo užšalęs.
Vandens molekulės
Vandens molekulę sudaro vienas deguonies atomas ir du vandenilio atomai. Temperatūra matuoja, kiek energijos sukuria judančios molekulės. Kai vandens molekulės yra šaltos, jos neturi daug energijos, todėl jos mažai juda. Vietoj to, jie juda kartu ir sudaro vandenilio jungtis, kad sukurtų tvirtą struktūrą, vadinamą ledu.
Cukraus įpilimas į vandenį
Į vandenį įpylus cukraus, vanduo (tirpiklis) tampa tirpalu (tirpikliu ištirpinta ištirpinta medžiaga). Pridedant cukraus, sutrinka skystoji būsena, nes cukraus molekulės juda be tikslo, todėl skysto vandens molekulės tampa mažiau organizuotos. Cukraus molekulės nesipakuoja kartu su vandens molekulėmis, todėl vandens molekulėms pradėjus stingti, cukraus molekulės lieka skystame vandenyje. Kai vandens molekulės sukuria ledą, cukraus molekulėse yra mažesnis skysčio tūris, kuriame juda.
Užšalimo taško depresija
Cukraus dalelės gali ištirpti tik skystame tirpiklyje ir neištirps, kai tirpiklis bus kietas. Todėl pridedant cukraus į vandenį, sumažėja tirpalo cheminis potencialas, dėl kurio sumažėja ir jo užšalimo temperatūra. Kitaip tariant, vandenyje ištirpinto cukraus tirpalas turi būti atvėsintas iki žemesnės nei grynas tirpiklis temperatūros, kad įvyktų užšalimas. Kai dėl priedo sumažėja skysčio užšalimo temperatūra, įvyksta užšalimo taško slopinimas. Tiksli užšalimo temperatūra nustatoma pagal tirpiklyje ištirpusių ištirpusios medžiagos dalelių kiekį. Kuo daugiau tirpiųjų dalelių yra vandenyje, tuo didesnė tirpalo užšalimo taško depresija.
