Şeker Neden Suyun Donma Noktasını Etkiler?

Su 32 derece Fahrenheit'te (0 santigrat derece) donar, ancak şeker gibi bir çözünen eklendiğinde donma noktası değişir. Şeker molekülleri, suyun katılık için gerekli olan hidrojen bağlarını yapmasını engeller ve suyun donma noktasına gelmeden önce daha da soğuması gerekir.

Bir sıvının katı hale dönüştüğü sıcaklığa donma noktası denir. Teorik olarak, bir katının erime noktası, sıvının donma noktası ile aynı olmalıdır. Örneğin, 32 derece Fahrenheit'te (0 santigrat derece), suyun donması ile buzun erimesi arasında bir denge vardır. Buz molekülleri eriyor ve su molekülleri buza yapışıyor ve aynı zamanda donuyor. Su bu noktada donmuş görünüyor.

Bir su molekülü, bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşur. Sıcaklık, hareket eden moleküller tarafından ne kadar enerji yaratıldığını ölçer. Su molekülleri soğukken çok fazla enerjileri yoktur, bu yüzden çok fazla hareket etmezler. Bunun yerine birlikte hareket ederler ve buz adı verilen katı bir yapı oluşturmak için hidrojen bağları oluştururlar.

Suya şeker eklediğinizde, su (çözücü) bir çözelti haline gelir (bir çözücü içinde çözünen bir çözünen). Şeker eklemek sıvı halini bozar çünkü şeker molekülleri amaçsızca hareket eder ve sıvı su moleküllerini daha az organize hale getirir. Şeker molekülleri su molekülleri ile birlikte paketlenmez, bu nedenle su molekülleri donmaya başladığında şeker molekülleri sıvı suda kalır. Su molekülleri buz oluşturduğunda, şeker moleküllerinin hareket edebilecekleri daha küçük bir sıvı hacmi vardır.

Şeker parçacıkları yalnızca sıvı bir çözücü içinde çözülebilir ve çözücü katı haldeyken çözülmez. Bu nedenle, suya şeker eklemek, çözeltinin kimyasal potansiyelini düşürür ve bu da donma noktasını düşürür. Başka bir deyişle, donmanın gerçekleşmesi için suda çözünen bir şeker çözeltisinin saf çözücüden daha düşük bir sıcaklığa soğutulması gerekir. Bir sıvının donma noktası, bir katkı maddesinin mevcudiyeti ile düşürüldüğünde, donma noktası çökmesi meydana gelir. Kesin donma noktası, çözücü içinde çözülen çözünen parçacıkların miktarı ile belirlenir. Suda ne kadar fazla çözünen parçacık varsa, çözeltinin donma noktası düşüşü o kadar büyük olur.