Zakaj sladkor topi led?

•••Modfos / iStock / GettyImages

Običajna praksa je širjenje ledu po cestiščih za taljenje zimskega ledu, vendar v odsotnosti ledu lahko uporabite tudi sladkor. Pravzaprav bi lahko uporabili katero koli snov, ki se raztopi v vodi. Sladkor ne bi deloval tako dobro kot sol in obstaja vprašanje, kako vso to lepljivo vodo spreminja ob cesti v blato. Ker pa zniža ledišče vode, bi se led stopil, dokler zunanja temperatura ni prehladna. Razlog za to je, da katera koli raztopljena raztopljena tekočina v vodi moti sposobnost molekul vode, da se združijo v trdno obliko.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Sladkor zniža ledišče vode, tako da se veže na molekule vode in ustvari več prostora med njimi. To jim pomaga premagati elektrostatične sile, ki jih vežejo v trdno strukturo. Enako velja za vsako snov, ki se raztopi v vodi.

•••Foto Jonathan Percy na Unsplash

Ko je voda v trdnem ledu, se molekule med seboj vežejo v kristalno strukturo, iz katere nobena od njih nima energije, da bi ušla. Ko temperatura narašča, molekule pridobivajo energijo vibracij in svobodo gibanja. Na kritični točki se lahko osvobodijo elektrostatičnih sil, ki jih vežejo v kristalno strukturo in se v tekočem stanju svobodneje gibljejo. To kritično točko dobro poznate, saj je tališče pri 32 stopinjah Fahrenheita (0 stopinj Celzija).

Ko je voda v tekočem stanju in znižate temperaturo, molekule izgubijo energijo in se sčasoma združijo v kristalno strukturo. Pri tej kritični temperaturi, ledišču, molekule nimajo dovolj energije, da bi ušle iz elektrostatičnih vezi izvajajo drug drugega, zato se naselijo v "mirujoče" stanje, kot skupina mačk, ki se stiskajo, da bi se izognile zimi mraz. Še enkrat, to je posledica elektrostatičnih privlačnih sil, ki jih izvajajo drug na drugega.

•••Wavebreakmedia Ltd / Wavebreak Media / Getty Images

Vsaka topljena tekočina, ki se bo raztopila v vodi, zniža ledišče iz dokaj preprostega razloga. Ko se snov raztopi, jo molekule vode obkrožijo in elektrostatično vežejo nanjo. Raztopljena snov zagotavlja prostor med molekulami vode in zmanjšuje privlačnost, ki jo imajo med seboj. Posledično potrebujejo manj energije, da ohranijo svobodo gibanja in bodo pri nižjih temperaturah ostali v tekočem stanju.

To se zgodi, ali so topljeni delci posamezni ioni, kot so natrijevi in ​​kloridni ioni v soli, ali velike, kompleksne molekule, kot je saharoza (namizni sladkor), ki ima kemijsko formulo C₁₂H₂₂O₁₁. S 45 atomi na molekulo sladkor ne loči molekul vode tako učinkovito kot manjši, močneje nabiti ioni, zato sladkor ne zniža tališča tako učinkovito kot sol. Drug povezan razlog je, da je učinek na ledišče odvisen od količine topljene snovi. Ker so molekule sladkorja toliko večje od solnih ionov, se jih manj prilega v določeno količino vode.

•••Vlad Turchenko / iStock / Getty Images

Malce netočno je trditi, da sladkor topi led. Pravzaprav se zgodi, da zniža ledišče, zato lahko voda ostane v tekočem stanju pri hladnejši temperaturi. To stori tako, da med molekulami vode zagotovi prostor in zmanjša njihovo privlačnost drug za drugega. Če vržete sladkor na led pri 30 stopinjah Fahrenheita (-1,1 stopinje Celzija), se led stopi, če pa temperatura pade nižje, bo voda sčasoma zmrznila. Novo ledišče je nižje kot pri čisti vodi, vendar višje, kot če bi metali sol na led.