Det fusion er tilstandsændringen fra fast til væske for et stof over et temperaturområde. Hvis stoffet har en høj grad af renhed, svarer området til en bestemt temperatur: smeltepunktet. Og når der er en vis grad af urenheder, er smeltepunktet repræsenteret af et område (for eksempel 120-122 ° C).
Det er en af de mest almindelige fysiske processer i naturen. Tørstof absorberer varme og hæver temperaturen, indtil de første væskedråber begynder at danne sig. Derefter følger andre dråber de første, og så længe alt det faste stof ikke har smeltet, forbliver temperaturen konstant..
Hvorfor? Fordi al varmen forbruges til at producere mere væske i stedet for at opvarme sidstnævnte. Derfor har det faste stof og væsken den samme temperatur og eksisterer sammen i ligevægt. Hvis varmeforsyningen er konstant, ender ligevægten med at skifte til den fuldstændige dannelse af væske.
Af denne grund, når en isstalactit begynder at smelte om foråret, når tilstandsændringen er begyndt, vil den ikke ende, før den er blevet omdannet til flydende vand. På billedet ovenfor kan det ses, at selv nogle iskrystaller flyder inde i en hængende dråbe.
Bestemmelse af et ukendt stofs smeltepunkt er en fremragende test til at identificere det (så længe det ikke indeholder mange urenheder).
Det afslører også hvor stærk interaktionen er mellem molekylerne, der udgør det faste stof; når den smelter ved højere temperaturer, jo stærkere vil dens intermolekylære kræfter være.
Artikelindeks
Fusion består af en tilstandsændring fra fast til væske. Molekylerne eller atomerne i væsken har en højere gennemsnitlig energi, når de bevæger sig, vibrerer og roterer ved højere hastigheder. Dette skaber som en konsekvens en stigning i intermolekylært rum og derfor en stigning i volumen (skønt dette ikke er tilfældet med vand).
Som i det faste stof er molekylerne i et mere kompakt arrangement, de mangler frihed i deres bevægelse, og de har en lavere gennemsnitlig energi. For at faststof-væske-overgangen skal forekomme, skal molekylerne eller atomerne i det faste stof vibrere ved højere hastigheder ved at absorbere varme..
Når det vibrerer, adskilles et sæt molekyler, der kommer sammen for at danne den første dråbe. Og så er fusion intet andet end en smeltning af det faste stof forårsaget af varmen. Jo højere temperaturen er, desto hurtigere smelter det faste stof.
Især kan fusion føre til dannelse af tunneler og porer i det faste stof. Dette kan demonstreres gennem et dedikeret eksperiment for børn.
Smeltning henviser til varmsmeltningen af et stof eller en blanding. Imidlertid er udtrykket også brugt til at henvise til smeltning af andre stoffer, der ikke strengt klassificeres som faste stoffer: emulsioner.
Det ideelle eksempel er is. De er emulsioner af frossent vand (og i nogle krystalliserede) med luft og fedt (mælk, fløde, kakao, smør osv.).
Isen smelter eller smelter, fordi isen overstiger dens smeltepunkt, luften begynder at slippe ud, og væsken ender med at trække resten af dens komponenter.
Isens kemi er ekstremt kompleks og repræsenterer et interessepunkt og nysgerrighed, når man overvejer definitionen af fusion.
Med hensyn til andre faste blandinger kan man ikke korrekt tale om et smeltepunkt til analytiske formål; det vil sige, det er ikke et afgørende kriterium for identifikation af et eller flere stoffer. Når en komponent smelter i en blanding, kan de andre opløses i den flydende fase, som er diagonalt modsat en fusion..
For eksempel vil en fast is-sukker-salt-blanding smelte fuldstændigt, så snart isen begynder at smelte. Da sukker og salt er meget opløselige i vand, vil det opløse dem, men det betyder ikke, at sukkeret og saltet er smeltet..
Nogle almindelige eksempler på fusion kan findes i køkkenet. Butters, chokolade, tyggegummi og andet slik smelter, hvis de får direkte solvarme, eller hvis de er lukket i varme rum. Nogle slik, såsom marshmallows, smeltes med vilje for at få den bedste fornøjelse af deres smag.
Mange opskrifter siger, at en eller flere ingredienser først skal smeltes, før de tilsættes. Ost, fedt og honning (meget tyktflydende) er også blandt disse ingredienser.
For at dekorere bestemte rum og genstande anvendes metaller, glas og keramik med forskellige designs. Disse udsmykninger kan ses på en bygnings terrasse, i glas og mosaikker på nogle vægge eller i de varer, der sælges inden for juvelerer..
De består alle af materialer, der smelter ved meget høje temperaturer, så de skal først smeltes eller blødgøres for at kunne bearbejde dem og give dem de ønskede former.
Det er her, hvor glødende jern bearbejdes, som smede gør ved fremstilling af våben, værktøj og andre genstande. Ligeledes tillader fusion opnåelse af legeringer ved svejsning af to eller flere metaller i forskellige masseforhold..
Fra smeltet glas kan du oprette dekorative figurer som heste, svaner, mænd og kvinder, rejsesouvenirs osv..
De vigtigste eksempler på smeltning i naturen kan ses i smeltning af isbjerge; i lava, en blanding af klipper smeltet af den intense varme inde i vulkaner; og i jordskorpen, hvor tilstedeværelsen af flydende metaller dominerer, især jern.
Nedenfor er et antal almindelige stoffer med deres respektive smeltepunkter:
-Is, 0ºC
-Paraffin, 65,6 ºC
-Chokolade, 15,6-36,1ºC (bemærk, at det er et temperaturområde, fordi der er chokolade, der smelter ved lavere eller højere temperaturer)
-Palmitinsyre, 63 ºC
-Agar, 85ºC
-Fosfor, 44 ºC
-Aluminium, 658ºC
-Calcium, 851 ° C
-Guld, 1083ºC
-Kobber, 1083ºC
-Jern, 1530ºC
-Kviksølv, -39ºC (det er flydende ved stuetemperatur)
-Metangas, -182ºC
-Ethanol, -117 ° C
-Grafit kulstof, 4073ºC
-Diamantkul, 4096ºC
Som det kan ses, har metaller generelt de højeste smeltepunkter på grund af deres metalliske bindinger. Imidlertid overstiger kulstof dem på trods af at de har kovalente bindinger, men med meget stabile molekylære arrangementer.
Små, apolære molekyler, såsom metangas og ethanol, interagerer ikke stærkt nok til at forblive faste ved stuetemperatur.
Fra resten kan styrken af intermolekylære interaktioner i det faste stof udledes ved at måle dets smeltepunkt. Et fast stof, der tåler brændende temperaturer, skal have en meget stabil struktur.
Generelt har ikke-polære kovalente faste stoffer lavere smeltepunkter end polære, ioniske og metalliske kovalente faste stoffer.
Dette er måske et af de mest kunstneriske og enkle eksperimenter til at forklare fusion for børn. Du mangler:
-Nogle plader på en sådan måde, at når vandet fryser i dem, danner de kupler
-En stor bakke til at sikre en overflade, hvor is kan smelte uden at forårsage kaos
-Salt (kan være det billigste på markedet)
-Vegetabilske farvestoffer og en dropper eller ske for at tilføje dem
Når iskuplerne er opnået og placeret på bakken, tilsættes en relativt lille mængde salt til deres overflade. Den blotte kontakt mellem saltet og isen vil medføre vandløb, der fugter bakken.
Dette skyldes, at is har en høj affinitet for salt, og der opstår en opløsning, hvis smeltepunkt er lavere end isens..
Et par dråber madfarvning tilsættes derefter til kuplerne. Farven vil trænge igennem kuppelens tunneler og alle dens porer som de første konsekvenser af dens smeltning. Resultatet er et karneval af farver fanget inde i isen.
Endelig blandes farvestofferne i vandet i bakken, hvilket giver de små tilskuere endnu et syn..
I et temperaturstyret kabinet kan et antal stoffer placeres i varmebestandige beholdere. Formålet med dette eksperiment er at vise teenagere, at hvert stof har sit eget smeltepunkt..
Hvilke stoffer kan vælges? Logisk set kan hverken metaller eller salte komme ind i kabinettet, da de smelter ved temperaturer over 500 ºC (kabinettet smelter).
Derfor kunne man fra listen over stoffer vælge dem, der ikke overstiger 100 ° C, for eksempel: kviksølv (forudsat at kabinettet kan afkøles til under -40 ° C), is, chokolade, paraffin og palmitinsyre.
Teenagere (og også børn) ville se kviksølv blive til en metallisk sort væske; og derefter smeltning af den hvide is, chokoladestængerne, palmitinsyren og til sidst paraffinlyset.
For at forklare, hvorfor paraffin smelter ved højere temperaturer end chokolade, vil det være nødvendigt at analysere dets strukturer.
Hvis både paraffin og palmitinsyre er organiske forbindelser, skal førstnævnte bestå af et tungere molekyle eller et mere polært molekyle (eller begge på samme tid). At give en forklaring på sådanne observationer kan efterlades som lektier for de studerende..
Endnu ingen kommentarer