Par Claire Gillespie, mis à jour le 24 mars 2022
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La température à laquelle un liquide se transforme en solide est appelée son point de congélation. Pour l’eau pure, c’est 32°F (0°C). À cette température, les molécules d'eau et les molécules de glace sont en équilibre dynamique :l'eau gèle tandis que la glace fond au même rythme.
Une molécule d'eau est composée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène. Lorsque la température baisse, l'énergie cinétique de ces molécules diminue, leur permettant de former des liaisons hydrogène qui créent un réseau cristallin appelé glace.
Lorsque le sucre (saccharose) se dissout dans l’eau, les molécules de sucre se dispersent dans le solvant. Ils interfèrent avec la capacité des molécules d’eau à s’aligner sur la structure régulière de liaisons hydrogène nécessaire à la formation de la glace. Les molécules de sucre occupent un espace qui serait autrement disponible pour l'eau, « encombrant » effectivement la solution.
Les particules de sucre restant dans la phase liquide, elles diminuent le potentiel chimique de la solution. Ce phénomène, connu sous le nom d'abaissement du point de congélation, signifie que le mélange doit être refroidi en dessous de 32°F (0°C) avant que de la glace puisse se former. L'ampleur de la dépression dépend de la concentration en sucre :une quantité plus élevée de sucre dissous entraîne une baisse plus importante de la température de congélation.
En pratique, c’est pourquoi les boissons et desserts sucrés restent liquides à des températures qui gèleraient de l’eau ordinaire. Le principe est largement appliqué dans la conservation des aliments et dans la création de bases de glaces qui conservent une texture désirable.