•••Modfos / iStock / GettyImages
Este o practică obișnuită să răspândiți gheață pe drumuri pentru a topi gheața de iarnă, dar în absența gheții, ați putea folosi și zahăr. De fapt, ai putea folosi orice substanță care se dizolvă în apă. Zahărul nu ar funcționa la fel de bine ca sarea și există problema faptului că toată acea apă lipicioasă transformă mizeria de pe marginea drumului în taffy. Dar, din moment ce scade punctul de îngheț al apei, gheața s-ar topi, atâta timp cât temperatura exterioară nu este prea rece. Motivul pentru care se întâmplă acest lucru este că orice dizolvat dizolvat în apă interferează cu capacitatea moleculelor de apă de a se uni într-o formă solidă.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Zahărul scade punctul de îngheț al apei prin legarea cu moleculele de apă și creând mai mult spațiu între ele. Acest lucru îi ajută să depășească forțele electrostatice care îi leagă într-o structură solidă. Același lucru este valabil pentru orice substanță care se dizolvă în apă.
De apă și gheață
•••Fotografie de Jonathan Percy pe Unsplash
Când apa este în stare solidă de gheață, moleculele se leagă între ele într-o structură cristalină din care niciuna dintre ele nu are energia să scape. Pe măsură ce temperatura crește, moleculele câștigă energie vibrațională și libertate de mișcare. Într-un moment critic, se pot elibera de forțele electrostatice care le leagă într-o structură cristalină și se pot deplasa mai liber în stare lichidă. Cunoașteți bine acest punct critic, deoarece este punctul de topire la 32 de grade Fahrenheit (0 grade Celsius).
Când apa se află în stare lichidă și scazi temperatura, moleculele pierd energie și, în cele din urmă, se unesc într-o structură cristalină. La această temperatură critică, punctul de îngheț, moleculele nu au suficientă energie pentru a scăpa de legăturile electrostatice se exercită unul pe celălalt, așa că se instalează într-o stare „inactivă” ca un grup de pisici care se strâng împreună pentru a scăpa de iarnă rece. Din nou, forțele electrostatice de atracție pe care le exercită unul pe celălalt fac ca acest lucru să se întâmple.
Adăugați puțin zahăr
•••Wavebreakmedia Ltd / Wavebreak Media / Getty Images
Orice substanță dizolvată care se va dizolva în apă scade punctul de îngheț dintr-un motiv destul de simplu. Când o substanță se dizolvă, moleculele de apă o înconjoară și se leagă de ea electrostatic. Solutul asigură spațiu între moleculele de apă și scade atracția pe care o exercită una asupra celeilalte. Drept urmare, au nevoie de mai puțină energie pentru a-și menține libertatea de mișcare și vor rămâne în stare lichidă la temperaturi mai scăzute.
Acest lucru se întâmplă indiferent dacă particulele dizolvate sunt ioni individuali, cum ar fi ionii de sodiu și clorură din sare, sau molecule mari, complexe, cum ar fi zaharoza (zahărul de masă), care are formula chimică C12H22O11. Cu 45 de atomi pe moleculă, zahărul nu separă moleculele de apă la fel de eficient ca și ionii mai mici, mai încărcați, motiv pentru care zahărul nu scade punctul de topire la fel de eficient ca sarea. Un alt motiv înrudit este că efectul asupra punctului de îngheț este dependent de volumul de dizolvat. Deoarece moleculele de zahăr sunt mult mai mari decât ionii de sare, mai puțini dintre aceștia se vor încadra într-o cantitate dată de apă.
Zahărul nu topește cu adevărat gheața
•••Vlad Turchenko / iStock / Getty Images
Este puțin inexact să spunem că zahărul topește gheața. Ceea ce se întâmplă de fapt este că scade punctul de îngheț, astfel încât apa poate rămâne în stare lichidă la o temperatură mai rece. Face acest lucru oferind spațiu între moleculele de apă și reducând atracția lor una față de cealaltă. Dacă aruncați zahăr pe gheață la 30 grade Fahrenheit (-1,1 grade Celsius), gheața se va topi, dar dacă temperatura scade, apa va îngheța în cele din urmă. Noul punct de îngheț este mai mic decât cel al apei pure, dar mai mare decât ar fi dacă aruncați sare pe gheață.