Apa îngheață la 32 de grade Fahrenheit (0 grade Celsius), dar când se adaugă o substanță dizolvată precum zahărul, punctul de îngheț se modifică. Moleculele de zahăr împiedică apa să facă legături de hidrogen, care sunt necesare pentru soliditate, iar apa trebuie să devină și mai rece înainte de a ajunge la punctul său de îngheț.
Templeratura de inghet
Temperatura la care un lichid se transformă într-un solid este cunoscută ca punctul său de îngheț. În teorie, punctul de topire al unui solid ar trebui să fie același cu punctul de îngheț al lichidului. De exemplu, la 32 de grade Fahrenheit (0 grade Celsius), există un echilibru între înghețarea apei și topirea gheții. Moleculele de gheață se topesc, iar moleculele de apă se lipesc de gheață și se îngheață în același timp. Apa pare înghețată în acest moment.
Molecule de apă
O moleculă de apă este formată dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen. Temperatura măsoară câtă energie este creată de molecule în mișcare. Când moleculele de apă sunt reci, nu au multă energie, deci nu se mișcă prea mult. În schimb, se mișcă împreună și formează legături de hidrogen pentru a crea o structură solidă numită gheață.
Adăugarea zahărului în apă
Când adăugați zahăr în apă, apa (solventul) devine o soluție (un dizolvat dizolvat într-un solvent). Adăugarea zahărului perturbă starea lichidă, deoarece moleculele de zahăr se deplasează fără scop, făcând moleculele de apă lichide mai puțin organizate. Moleculele de zahăr nu se împachetează împreună cu moleculele de apă, așa că atunci când moleculele de apă încep să înghețe, moleculele de zahăr rămân în apa lichidă. Când moleculele de apă creează gheață, moleculele de zahăr au un volum mai mic de lichid în care să se miște.
Depresia punctului de îngheț
Particulele de zahăr se pot dizolva numai într-un solvent lichid și nu se vor dizolva atunci când solventul este în stare solidă. Prin urmare, adăugarea zahărului în apă scade potențialul chimic al soluției, care, de asemenea, scade punctul său de îngheț. Cu alte cuvinte, o soluție de zahăr dizolvată în apă trebuie răcită la o temperatură mai scăzută decât solventul pur, pentru a avea loc congelarea. Când punctul de îngheț al unui lichid este scăzut de prezența unui aditiv, apare depresia punctului de îngheț. Punctul exact de îngheț este determinat de cantitatea de particule dizolvate dizolvate în solvent. Cu cât sunt mai multe particule de solut în apă, cu atât este mai mare depresiunea punctului de îngheț al soluției.