È pratica comune diffondere il ghiaccio sulle strade per sciogliere il ghiaccio invernale, ma in assenza di ghiaccio, potresti anche usare lo zucchero. In effetti, è possibile utilizzare qualsiasi sostanza che si dissolve in acqua. Lo zucchero non funzionerebbe bene come il sale, e vi è il problema di tutta quell'acqua appiccicosa che trasforma la poltiglia sul marciapiede in taffy. Ma poiché fa abbassare il punto di congelamento dell'acqua, il ghiaccio si scioglierebbe, purché la temperatura esterna non sia troppo fredda. La ragione per cui ciò accade è che qualsiasi soluto disciolto nell'acqua interferisce con la capacità delle molecole d'acqua di coalizzarsi in una forma solida.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Lo zucchero abbassa il punto di congelamento dell'acqua legandosi con le molecole d'acqua e creando più spazio tra di loro. Questo li aiuta a superare le forze elettrostatiche che li legano a una struttura solida. Lo stesso vale per qualsiasi sostanza che si dissolve nell'acqua.

Di acqua e ghiaccio

Quando l'acqua è nello stato solido del ghiaccio, le molecole si legano l'una con l'altra in una struttura cristallina da cui nessuno di loro ha l'energia per fuggire. All'aumentare della temperatura, le molecole acquisiscono energia vibrazionale e libertà di movimento. In un punto critico, possono liberarsi dalle forze elettrostatiche che li legano a una struttura cristallina e muoversi più liberamente nello stato liquido. Conoscete bene questo punto critico poiché è il punto di fusione a 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius).

Quando l'acqua è allo stato liquido e abbassate la temperatura, le molecole perdono energia e alla fine si uniscono in struttura di cristallo. A questa temperatura critica, il punto di congelamento, le molecole non hanno abbastanza energia per sfuggire ai legami elettrostatici che esercitano l'una sull'altra, così si depositano in uno stato "dormiente" come un gruppo di gatti che si stringono insieme per sfuggire al freddo invernale. Ancora una volta, sono le forze elettrostatiche di attrazione che esercitano l'una sull'altra a causare che ciò accada.

Aggiungi un po 'di zucchero

Qualsiasi soluto che si dissolverà nell'acqua abbassa il punto di congelamento per una ragione abbastanza semplice ragionare. Quando una sostanza si dissolve, le molecole d'acqua lo circondano e si legano ad esso elettrostaticamente. Il soluto fornisce spazio tra le molecole d'acqua e diminuisce l'attrazione che esercitano l'una sull'altra. Di conseguenza, hanno bisogno di meno energia per mantenere la loro libertà di movimento e rimarranno allo stato liquido a temperature più basse.

Questo succede se le particelle di soluto sono ioni singoli, come gli ioni sodio e cloruro nel sale o grandi molecole complesse come il saccarosio (zucchero da tavola), che ha la formula chimica C _{12H 22O 11. Con 45 atomi per molecola, lo zucchero non separa le molecole d'acqua con la stessa efficacia degli ioni più piccoli e fortemente caricati, motivo per cui lo zucchero non abbassa il punto di fusione con la stessa efficacia del sale. Un altro motivo correlato è che l'effetto sul punto di congelamento dipende dal volume di soluto. Poiché le molecole di zucchero sono molto più grandi degli ioni di sale, meno di loro si adatteranno a una determinata quantità di acqua.}

Lo zucchero non scioglie davvero il ghiaccio

È un po 'impreciso dire che lo zucchero scioglie il ghiaccio. Quello che succede in realtà è che abbassa il punto di congelamento, quindi l'acqua può rimanere allo stato liquido a una temperatura più fredda. Lo fa fornendo spazio tra le molecole d'acqua e riducendo la loro attrazione l'una sull'altra. Se si getta zucchero su ghiaccio a 30 gradi Fahrenheit (-1,1 gradi Celsius), il ghiaccio si scioglierà, ma se la temperatura diminuisce, l'acqua finirà per congelarsi. Il nuovo punto di congelamento è inferiore a quello dell'acqua pura, ma più alto di quello che sarebbe se gettassi sale sul ghiaccio.