Het is gebruikelijk om ijs op wegen te verspreiden om winterijs te smelten, maar bij afwezigheid van ijs zou je ook suiker kunnen gebruiken. U kunt zelfs elke stof gebruiken die in water oplost. Suiker zou niet zo goed werken als zout, en er is het probleem van al dat plakkerig water dat bermmest in taffy verandert. Maar omdat het het vriespunt van water wel verlaagt, smelt ijs, zolang de buitentemperatuur niet te koud is. De reden dat dit gebeurt, is dat opgeloste opgeloste stof het vermogen van de watermoleculen beïnvloedt om samen te smelten tot een vaste vorm.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Suiker verlaagt het vriespunt van water door zich te binden met de watermoleculen en er meer ruimte tussen te creëren. Dit helpt hen de elektrostatische krachten te overwinnen die hen in een solide structuur binden. Hetzelfde geldt voor elke stof die oplost in water.
Van water en ijs
••• Foto door Jonathan Percy op Unsplash

Wanneer water zich in de vaste toestand van ijs bevindt, binden de moleculen aan elkaar in een kristalstructuur waaruit geen van hen de energie heeft om te ontsnappen. Naarmate de temperatuur stijgt, krijgen de moleculen trillingsenergie en bewegingsvrijheid. Op een kritiek punt kunnen ze loskomen van de elektrostatische krachten die hen in een kristallijne structuur binden en zich vrijer in de vloeibare toestand verplaatsen. Je kent dit kritieke punt goed, omdat het het smeltpunt is bij 32 graden Fahrenheit (0 graden Celsius).

Wanneer water in vloeibare toestand is en je de temperatuur verlaagt, verliezen de moleculen energie en smelten ze uiteindelijk samen in een kristal structuur. Bij deze kritieke temperatuur, het vriespunt, hebben de moleculen niet genoeg energie om te ontsnappen aan de elektrostatische bindingen die ze op elkaar uitoefenen, dus vestigen ze zich in een "slapende" toestand als een groep katten die samenkomen om de winterkou te ontsnappen. Nogmaals, het zijn de elektrostatische aantrekkingskracht die ze op elkaar uitoefenen die ervoor zorgen dat dit gebeurt.
Voeg een beetje suiker toe • •• Wavebreakmedia Ltd /Wavebreak Media /Getty Images

Alle opgeloste stoffen die oplossen in water verlaagt het vriespunt om een vrij eenvoudige reden. Wanneer een stof oplost, omringen watermoleculen deze en binden er elektrostatisch aan. De opgeloste stof biedt ruimte tussen de watermoleculen en vermindert de aantrekkingskracht die ze op elkaar uitoefenen. Dientengevolge hebben ze minder energie nodig om hun bewegingsvrijheid te behouden en blijven ze bij lagere temperaturen in vloeibare toestand.

Dit gebeurt ongeacht of de opgeloste deeltjes afzonderlijke ionen zijn, zoals de natrium- en chloride-ionen in zout of grote, complexe moleculen zoals sucrose (tafelsuiker), die de chemische formule C 12H <22 22 heeft. Met 45 atomen per molecuul scheidt suiker de watermoleculen niet zo effectief af als kleinere, sterker geladen ionen, daarom verlaagt suiker het smeltpunt niet zo effectief als zout. Een andere gerelateerde reden is dat het effect op het vriespunt afhankelijk is van het volume opgeloste stof. Omdat suikermoleculen zoveel groter zijn dan zoutionen, passen er minder in een bepaalde hoeveelheid water.
Suiker smelt niet echt ijs
••• Vlad Turchenko /iStock /Getty Images

Het is een beetje onnauwkeurig om te zeggen dat suiker ijs smelt. Wat er eigenlijk gebeurt, is dat het het vriespunt verlaagt, zodat water vloeibaar kan blijven bij een lagere temperatuur. Het doet dit door ruimte te bieden tussen de watermoleculen en hun aantrekkingskracht op elkaar te verminderen. Als je suiker op ijs gooit op 30 graden Fahrenheit (-1,1 graden Celsius), zal het ijs smelten, maar als de temperatuur lager wordt, zal het water uiteindelijk bevriezen. Het nieuwe vriespunt is lager dan dat van zuiver water, maar hoger dan wanneer je zout op het ijs gooit.