Water bevriest bij 32 graden Fahrenheit (0 graden Celsius), maar wanneer een opgeloste stof zoals suiker wordt toegevoegd, verandert het vriespunt. De suikermoleculen voorkomen dat het water waterstofbruggen maakt, die nodig zijn voor stevigheid, en het water moet nog kouder worden voordat het zijn vriespunt bereikt.

Vriespunt

De temperatuur waarbij een vloeistof verandert in een vaste stof staat bekend als het vriespunt. In theorie zou het smeltpunt van een vaste stof hetzelfde moeten zijn als het vriespunt van de vloeistof. Bij 32 graden Fahrenheit (0 graden Celsius) is er bijvoorbeeld een evenwicht tussen bevriezen van water en smelten van ijs. Moleculen ijs smelten en moleculen water kleven aan het ijs en worden tegelijkertijd bevroren. Het water lijkt op dit punt bevroren.

Watermoleculen

Een watermolecuul bestaat uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen. Temperatuur meet hoeveel energie wordt gecreëerd door moleculen te verplaatsen. Wanneer watermoleculen koud zijn, hebben ze niet veel energie, dus bewegen ze niet veel. In plaats daarvan gaan ze samen en vormen waterstofbruggen om een ​​stevige structuur met de naam ijs te creëren.

Suiker toevoegen aan water

Als je suiker aan water toevoegt, wordt het water (het oplosmiddel) een oplossing ( een opgeloste stof opgelost in een oplosmiddel). Het toevoegen van suiker verstoort de vloeibare toestand omdat suikermoleculen doelloos bewegen, waardoor de vloeibare watermoleculen minder georganiseerd zijn. Suiker moleculen pakken niet samen met watermoleculen in, dus als de watermoleculen beginnen te bevriezen, blijven de suikermoleculen in het vloeibare water. Wanneer de watermoleculen ijs vormen, hebben de suikermoleculen een kleiner volume vloeistof om te bewegen.

Vriespuntdepressie

Suikerdeeltjes kunnen alleen oplossen in een vloeibaar oplosmiddel en gewonnen ' • los op als het oplosmiddel zich in vaste toestand bevindt. Daarom verlaagt het toevoegen van suiker aan water het chemische potentieel van de oplossing, die ook het vriespunt verlaagt. Met andere woorden, een oplossing van suiker opgelost in water moet worden gekoeld tot een lagere temperatuur dan het zuivere oplosmiddel om bevriezing te laten plaatsvinden. Wanneer het vriespunt van een vloeistof wordt verlaagd door de aanwezigheid van een additief, treedt depressie van het vriespunt op. Het exacte vriespunt wordt bepaald door de hoeveelheid opgeloste deeltjes opgelost in het oplosmiddel. Hoe meer opgeloste deeltjes er in het water zijn, hoe groter het vriespunt van de oplossing.