Plik połączenie oznacza zmianę stanu substancji ze stanu stałego na ciekły w pewnym zakresie temperatur. Jeśli substancja ma wysoki stopień czystości, zakres odpowiada określonej temperaturze: temperaturze topnienia. A gdy występuje pewien stopień zanieczyszczeń, temperatura topnienia jest reprezentowana przez zakres (na przykład 120-122ºC).
Jest to jeden z najpowszechniejszych procesów fizycznych w przyrodzie. Ciała stałe absorbują ciepło i podnoszą swoją temperaturę, aż zaczną się tworzyć pierwsze krople cieczy. Potem następują kolejne krople i dopóki całe ciało stałe nie stopi się, jego temperatura pozostaje stała..
Dlaczego? Ponieważ całe ciepło jest zużywane, aby wyprodukować więcej cieczy, zamiast podgrzewać ją. Dlatego ciało stałe i ciecz mają tę samą temperaturę i współistnieją w równowadze. Jeśli dostarczanie ciepła jest stałe, równowaga kończy się przesunięciem do całkowitego utworzenia cieczy.
Z tego powodu, gdy lodowy stalaktyt zaczyna topnieć wiosną, po rozpoczęciu zmiany stanu nie zakończy się, dopóki nie zostanie przekształcony w wodę w stanie ciekłym. Na powyższym obrazku widać, że nawet niektóre kryształki lodu unoszą się w wiszącej kropli.
Określenie temperatury topnienia nieznanej substancji jest doskonałym testem do jej identyfikacji (o ile nie zawiera wielu zanieczyszczeń).
Ujawnia również, jak silne są interakcje między cząsteczkami tworzącymi ciało stałe; gdy topi się w wyższych temperaturach, tym silniejsze będą jego siły międzycząsteczkowe.
Indeks artykułów
Fuzja polega na zmianie stanu ze stałego na ciekły. Cząsteczki lub atomy w cieczy mają wyższą średnią energię, gdy poruszają się, wibrują i obracają się z większą prędkością. Powoduje to w konsekwencji zwiększenie przestrzeni międzycząsteczkowej, a tym samym zwiększenie objętości (chociaż nie dotyczy to wody).
Ponieważ w ciele stałym cząsteczki mają bardziej zwarty układ, brakuje im swobody ruchu i mają niższą średnią energię. Aby nastąpiło przejście ciało stałe-ciecz, cząsteczki lub atomy ciała stałego muszą wibrować z większą prędkością poprzez pochłanianie ciepła..
Gdy wibruje, oddziela się zestaw cząsteczek, które łączą się, tworząc pierwszą kroplę. Zatem fuzja to nic innego jak stopienie ciała stałego spowodowane działaniem ciepła. Im wyższa temperatura, tym szybciej ciało stałe będzie się topić.
W szczególności fuzja może prowadzić do tworzenia tuneli i porów w ciele stałym. Można to wykazać poprzez specjalny eksperyment dla dzieci.
Topienie odnosi się do topienia na gorąco substancji lub mieszaniny. Jednak termin ten był również używany w odniesieniu do topienia innych substancji, które nie są ściśle sklasyfikowane jako ciała stałe: emulsje.
Idealnym przykładem są lody. Są to emulsje zamrożonej wody (aw niektórych przypadkach skrystalizowanej), z powietrzem i tłuszczami (mleko, śmietana, kakao, masło itp.).
Lody topią się lub topią, ponieważ lód przekracza swój punkt topnienia, powietrze zaczyna uciekać, a płyn w końcu ciągnie pozostałe jego składniki.
Chemia lodów jest niezwykle złożona i stanowi przedmiot zainteresowania i ciekawostki przy rozważaniu definicji fuzji.
W przypadku innych mieszanin stałych nie można właściwie mówić o temperaturze topnienia do celów analitycznych; to znaczy, nie jest decydującym kryterium identyfikacji jednej lub więcej substancji. W mieszaninie, gdy jeden składnik topi się, inne mogą rozpuszczać się w fazie ciekłej, która jest po przekątnej przeciwna do stopienia..
Na przykład stała mieszanina lodu, cukru i soli stopi się całkowicie, gdy tylko lód zacznie się topić. Ponieważ cukier i sól są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, rozpuści je, ale nie oznacza to, że cukier i sól się stopiły..
W kuchni można znaleźć kilka typowych przykładów fuzji. Masła, czekoladki, gumy i inne słodycze topią się, gdy są narażone na bezpośrednie działanie promieni słonecznych lub gdy są zamknięte w gorących pomieszczeniach. Niektóre słodycze, takie jak pianki marshmallows, są celowo topione, aby jak najlepiej cieszyć się ich smakiem.
W wielu przepisach stwierdza się, że jeden lub więcej składników należy najpierw stopić przed dodaniem. Wśród tych składników znajdują się również sery, tłuszcze i miód (bardzo lepki).
Do dekoracji niektórych przestrzeni i przedmiotów używa się metali, szkła i ceramiki o różnych wzorach. Te ozdoby można zobaczyć na tarasie budynku, w szkle i mozaikach niektórych ścian lub w przedmiotach sprzedawanych w jubilerach.
Wszystkie są wykonane z materiałów, które topią się w bardzo wysokich temperaturach, dlatego należy je najpierw stopić lub zmiękczyć, aby móc je obrabiać i nadać im pożądane kształty.
To tutaj obrabia się żarzące się żelazo, tak jak robią to kowale przy produkcji broni, narzędzi i innych przedmiotów. Podobnie, stapianie umożliwia otrzymywanie stopów przez spawanie dwóch lub więcej metali w różnych proporcjach masowych..
Ze stopionego szkła można tworzyć ozdobne figury, takie jak konie, łabędzie, mężczyźni i kobiety, pamiątki z podróży itp..
Główne przykłady topnienia w przyrodzie można zobaczyć w topnieniu gór lodowych; w lawie, mieszaninie skał stopionych przez intensywne ciepło wewnątrz wulkanów; oraz w skorupie planety, gdzie przeważa obecność ciekłych metali, zwłaszcza żelaza.
Poniżej wymieniono kilka typowych substancji wraz z ich odpowiednimi temperaturami topnienia:
-Lód, 0ºC
-Parafina, 65,6ºC
-Czekolady, 15,6-36,1ºC (należy pamiętać, że jest to zakres temperatur, ponieważ istnieją czekoladki, które topią się w niższych lub wyższych temperaturach)
-Kwas palmitynowy, 63ºC
-Agar, 85ºC
-Fosfor, 44ºC
-Aluminium, 658ºC
-Wapń, 851ºC
-Złoto, 1083ºC
-Miedź, 1083ºC
-Żelazo, 1530ºC
-Rtęć, -39ºC (w temperaturze pokojowej jest ciekła)
-Gaz metanowy, -182ºC
-Etanol, -117ºC
-Węgiel grafitowy, 4073ºC
-Węgiel diamentowy, 4096ºC
Jak widać, generalnie metale, ze względu na ich wiązania metaliczne, mają najwyższe temperatury topnienia. Jednak węgiel przewyższa je pomimo wiązań kowalencyjnych, ale przy bardzo stabilnych układach molekularnych.
Małe, niepolarne cząsteczki, takie jak metan i etanol, nie oddziałują wystarczająco silnie, aby pozostać w stanie stałym w temperaturze pokojowej.
Na podstawie pozostałych informacji o sile oddziaływań międzycząsteczkowych w ciele stałym można wywnioskować, mierząc jego temperaturę topnienia. Ciało stałe, które wytrzymuje palące się temperatury, musi mieć bardzo stabilną strukturę.
Ogólnie rzecz biorąc, niepolarne kowalencyjne ciała stałe mają niższe temperatury topnienia niż polarne, jonowe i metaliczne kowalencyjne ciała stałe.
To chyba jeden z najbardziej artystycznych i najprostszych eksperymentów wyjaśniających dzieciom fuzję. Potrzebujesz:
-Niektóre płytki w taki sposób, że gdy zamarznie w nich woda tworzą kopuły
-Duża taca zapewniająca powierzchnię, na której lód może się topić bez powodowania spustoszenia
-Sól (może być najtańsza na rynku)
-Barwniki roślinne i zakraplacz lub łyżka do ich dodania
Po uzyskaniu kopuł lodowych i umieszczeniu ich na tacy, do ich powierzchni dodaje się stosunkowo niewielką ilość soli. Sam kontakt soli z lodem spowoduje, że rzeki wody zamoczą tacę.
Dzieje się tak, ponieważ lód ma duże powinowactwo do soli i pojawia się roztwór, którego temperatura topnienia jest niższa niż lodu..
Następnie do kopułek dodaje się kilka kropli barwnika spożywczego. Kolor przeniknie przez tunele kopuły i wszystkie jej pory, jako pierwsze konsekwencje jej stopienia. Rezultatem jest karnawał kolorów uwięzionych w lodzie.
Na koniec barwniki zostaną zmieszane z wodą na tacy, dając małym widzom kolejny wizualny spektakl..
W szafie z kontrolowaną temperaturą wiele substancji można umieścić w pojemnikach odpornych na ciepło. Celem tego eksperymentu jest pokazanie nastolatkom, że każda substancja ma swój własny punkt topnienia..
Jakie substancje można wybrać? Logicznie rzecz biorąc, ani metale, ani sole nie mogą dostać się do szafy, ponieważ topią się w temperaturze powyżej 500 ° C (obudowa topi się).
Dlatego z listy substancji można wybrać te, które nie przekraczają 100ºC, na przykład: rtęć (przy założeniu, że komora może być schłodzona poniżej -40ºC), lód, czekolada, parafina i kwas palmitynowy.
Nastolatki (i dzieci) patrzyłyby, jak rtęć zamienia się w metaliczną czarną ciecz; a potem topienie białego lodu, batonów czekoladowych, kwasu palmitynowego i na końcu świecy parafinowej.
Aby wyjaśnić, dlaczego parafina topi się w wyższych temperaturach niż czekolada, konieczne będzie przeanalizowanie jej struktury.
Jeśli zarówno parafina, jak i kwas palmitynowy są związkami organicznymi, ten pierwszy musi składać się z cięższej cząsteczki lub bardziej polarnej cząsteczki (lub obu jednocześnie). Wyjaśnienie takich spostrzeżeń można pozostawić uczniom jako pracę domową..
Jeszcze bez komentarzy