Кристаллизация сахарозы $илидругогосахара$ из водного раствора определяется равновесием между растворённым и твёрдым фазами — то есть химическими потенциалами компонента и растворителя. При добавлении небольшого количества солей в этот раствор изменяются и термодинамические условия равновесия, и кинетика образования кристаллов. Основные механизмы — коллигативные эффекты $включаяобразованиеэвтектическихсоставов$ и специфические межмолекулярные взаимодействия — объясняют, почему меняется температура кристаллизации.

1) Коллигативный эффект $понижениетемпературызамерзания$

Любой растворённый в воде электролит или неэлектролит понижает химический потенциал растворителя $воды$. Для перехода в твёрдую фазу $замерзание/кристаллизация$ требуется более низкая температура. Это проявляется в классической формуле депрессии точки плавления/замерзания: ΔTf ≈ i·Kf·m $i—van’tHoffфактор,Kfдляводы\approx 1.86K\cdot kg/mol,m—моляльность$. Для солей, которые диссоциируют на ионы, эффективный i может быть >1, поэтому даже малая масса соли даёт заметное понижение температуры замерзания растворителя.

2) Эвтектика и диаграммы фаз

В многокомпонентной системе $вода—сахар—соль$ могут существовать сложные фазовые диаграммы. При определённом составе смесь может иметь «эвтектическую» точку, где смесь кристаллизуется при более низкой температуре, чем любой из чистых компонентов. Кроме того, при охлаждении сначала может выпадать соль $еслионапревышаетсвоюсольватнуюрастворимость$, и это изменяет состав оставшегося раствора сахара, что сдвигает температуру кристаллизации сахара. Таким образом присутствие соли может изменить порядок и температуру фазовых превращений.

3) Влияние межмолекулярных взаимодействий $специфическиеэффекты$

Ионы сильно гидратируются: они «связывают» молекулы воды в гидрационные оболочки, уменьшая активность «свободной» воды. Это дополнительно меняет химический потенциал воды и активность сахара. Конкуренция за воду $ионыvs.сахар$ часто приводит к эффекту «salting-out» — уменьшению растворимости органики: при том же температуре растворимость сахара падает, и он достигает пересыщения при более высокой температуре → кристаллизация начинается раньше $приболеевысокойT$. Такой эффект зависит от конкретных ионов $серияГофмайстера:какиеионы«строят»структуруводы,какиееёразрушают$. Ионы и примеси могут адсорбироваться на поверхности зарождающихся кристаллов сахара, изменяя кинетику нуклеации и роста. Небольшое количество соли может значительно замедлить рост кристаллов $инги-бирование$, из-за чего фактическая температура, при которой наблюдается видимая кристаллизация, смещается. Эти эффекты — кинетические и не всегда отражают равновесную температуру плавления.

4) Итог — конкурирующие влияния

Есть два основных конкурентных механизма: коллигативное понижение «общей» температуры замерзания и специфические взаимодействия, которые могут либо уменьшать растворимость сахара $salting‑out$ и тем самым повышать температуру кристаллизации сахара, либо увеличивать растворимость $salting‑in$ и понижать её. В реальных системах результат зависит от природы соли $натрий/калий/кальций/сульфатит.п.$, её концентрации и от того, рассматриваем ли мы равновесную температуру или наблюдаемую кинетически ограниченную кристаллизацию.

Короткая практическая иллюстрация: добавление хлорида натрия в водный раствор сахарозы одновременно понижает температуру замерзания воды $коллигативно$, но Na+ и Cl− сильно гидратируются и обычно «вытесняют» сахар из растворителя $salting‑out$, то есть сахар станет менее растворим и может кристаллизоваться при несколько более высокой температуре, чем в чисто сахарном растворе — итог определяется доминирующим эффектом $ичастонапрактикевиденсложный,нечёткопредсказуемыйрезультатиз‑закинетикинуклеациииадсорбцииионовнакристаллах$.

Если нужно, могу привести схематическую фазовую диаграмму для системы вода–сахар–соль или разобрать конкретный пример с конкретной солью и концентрацией.