De fusjon er tilstandsendring fra fast til væske for et stoff over et temperaturområde. Hvis stoffet har høy renhetsgrad, tilsvarer området en spesifikk temperatur: smeltepunktet. Og når det er en viss grad av urenheter, blir smeltepunktet representert med et område (for eksempel 120-122 ° C).
Det er en av de vanligste fysiske prosessene i naturen. Tørrstoffer absorberer varme og øker temperaturen til de første væskedråpene begynner å danne seg. Så følger andre dråper de første, og så lenge hele det faste stoffet ikke har smeltet, forblir temperaturen konstant..
Hvorfor? Fordi all varmen konsumeres for å produsere mer væske, i stedet for å varme opp sistnevnte. Derfor har det faste og væsken samme temperatur og eksisterer samtidig i likevekt. Hvis varmetilførselen er konstant, ender likevekten opp til fullstendig dannelse av væske.
Av denne grunn, når en isstalaktitt begynner å smelte om våren, når tilstandsendringen har begynt, vil den ikke slutte før den har blitt omdannet til flytende vann. På bildet over kan det sees at til og med noen iskrystaller flyter inne i en hengende dråpe.
Å bestemme smeltepunktet til et ukjent stoff er en utmerket test for å identifisere det (så lenge det ikke inneholder mange urenheter).
Det avslører også hvor sterk interaksjonen er mellom molekylene som utgjør det faste stoffet; når den smelter ved høyere temperaturer, jo sterkere vil den intermolekylære kreftene være.
Artikkelindeks
Fusjon består av en tilstandsendring fra fast til væske. Molekylene eller atomene i væsken har høyere gjennomsnittlig energi når de beveger seg, vibrerer og roterer ved høyere hastigheter. Dette skaper som en konsekvens en økning i intermolekylært rom og dermed en økning i volum (selv om dette ikke er tilfelle med vann).
Som i det faste stoffet er molekylene i et mer kompakt arrangement, de mangler frihet i bevegelsen, og de har lavere gjennomsnittlig energi. For at fast-væske-overgangen skal skje, må molekylene eller atomene i det faste stoffet vibrere ved høyere hastigheter ved å absorbere varme..
Når det vibrerer, skilles et sett med molekyler som kommer sammen for å danne den første dråpen. Og så, fusjon er ikke noe mer enn en smelting av det faste stoffet forårsaket av effekten av varme. Jo høyere temperatur, desto raskere smelter faststoffet.
Spesielt kan fusjon føre til dannelse av tunneler og porer i det faste stoffet. Dette kan demonstreres gjennom et dedikert eksperiment for barn.
Smelting refererer til smelting av et stoff eller en blanding. Imidlertid har begrepet også blitt brukt til å referere til smelting av andre stoffer som ikke er strengt klassifisert som faste stoffer: emulsjoner.
Det ideelle eksemplet er iskrem. De er emulsjoner av frossent vann (og i noen krystalliserte), med luft og fett (melk, fløte, kakao, smør, etc.).
Isen smelter eller smelter fordi isen overskrider smeltepunktet, luften begynner å rømme, og væsken ender med å trekke resten av komponentene.
Iskremkjemien er ekstremt kompleks og representerer et interessepunkt og nysgjerrighet når man vurderer definisjonen av fusjon.
Når det gjelder andre faste blandinger, kan man ikke ordentlig snakke om smeltepunkt for analytiske formål. det vil si at det ikke er et avgjørende kriterium for å identifisere ett eller flere stoffer. Når en komponent smelter i en blanding, kan de andre oppløses i væskefasen, som er diagonalt motsatt en fusjon..
For eksempel vil en fast is-sukker-saltblanding smelte helt så snart isen begynner å smelte. Siden sukker og salt er veldig løselig i vann, vil det oppløse dem, men det betyr ikke at sukkeret og saltet har smeltet..
Noen vanlige eksempler på fusjon finnes på kjøkkenet. Smør, sjokolade, tyggegummi og annet søtsaker smelter hvis de får direkte solvarme, eller hvis de er lukket i varme rom. Noen søtsaker, for eksempel marshmallows, smeltes med vilje for å få best mulig smak.
Mange oppskrifter sier at en eller flere ingredienser først må smeltes før de blir tilsatt. Oster, fett og honning (veldig tyktflytende) er også blant disse ingrediensene.
For å dekorere visse rom og gjenstander brukes metaller, glass og keramikk med forskjellige design. Disse dekorasjonene kan sees på terrassen til en bygning, i glasset og mosaikken til noen vegger, eller i gjenstandene som selges i smykker..
De består alle av materialer som smelter ved veldig høye temperaturer, så de må først smeltes eller mykgjøres for å kunne bearbeide dem og gi dem de ønskede fasongene.
Det er her da glødende jern blir bearbeidet, slik smeder gjør ved fremstilling av våpen, verktøy og andre gjenstander. På samme måte tillater fusjon oppnåelse av legeringer ved å sveise to eller flere metaller i forskjellige masseforhold..
Fra smeltet glass kan du lage dekorative figurer som hester, svaner, menn og kvinner, reisesuvenirer etc..
De viktigste eksemplene på smelting i naturen kan sees i smelting av isfjell; i lava, en blanding av bergarter smeltet av den intense varmen inne i vulkaner; og i jordskorpen, hvor tilstedeværelsen av flytende metaller dominerer, spesielt jern.
Nedenfor er oppført en rekke vanlige stoffer med deres respektive smeltepunkter:
-Is, 0ºC
-Paraffin, 65,6 ºC
-Sjokolade, 15,6-36,1 ºC (merk at det er et temperaturområde, fordi det er sjokolade som smelter ved lavere eller høyere temperaturer)
-Palmitinsyre, 63 ºC
-Agar, 85 ºC
-Fosfor, 44oC
-Aluminium, 658ºC
-Kalsium, 851 ° C
-Gull, 1083ºC
-Kobber, 1083ºC
-Jern, 1530ºC
-Kvikksølv, -39ºC (den er flytende ved romtemperatur)
-Metangass, -182ºC
-Etanol, -117 ° C
-Grafittkarbon, 4073ºC
-Diamantkull, 4096ºC
Som det fremgår har generelt metaller, på grunn av deres metallbindinger, de høyeste smeltepunktene. Imidlertid overstiger karbon dem til tross for at de har kovalente bindinger, men med veldig stabile molekylære ordninger.
Små, apolare molekyler, som metangass og etanol, samhandler ikke sterkt nok til å forbli faste ved romtemperatur.
Fra resten kan styrken av intermolekylære interaksjoner i faststoffet utledes ved å måle smeltepunktet. Et fast stoff som tåler brennende temperaturer, må ha en veldig stabil struktur.
Generelt har ikke-polære kovalente faste stoffer lavere smeltepunkter enn polare, ioniske og metalliske kovalente faste stoffer.
Dette er kanskje et av de mest kunstneriske og enkle eksperimentene for å forklare fusjon for barn. Du trenger:
-Noen plater, på en slik måte at når vannet fryser i dem, danner de kupler
-Et stort brett for å sikre en overflate der isen kan smelte uten å forårsake kaos
-Salt (kan være det billigste på markedet)
-Vegetabilske fargestoffer, og en dropper eller skje for å legge dem til
Når iskuplene er oppnådd og plassert på brettet, tilsettes en relativt liten mengde salt til overflaten. Bare saltets kontakt med isen vil føre til elver med vann som vil fukte brettet.
Dette er fordi is har høy affinitet for salt, og en løsning oppstår hvis smeltepunkt er lavere enn isens..
Noen dråper matfargestoffer blir deretter tilsatt i kuplene. Fargen vil trenge inn i tunnelene til kuppelen og alle porene, som de første konsekvensene av smeltingen. Resultatet er et karneval av farger fanget inne i isen.
Til slutt vil fargestoffene blandes i vannet i brettet, noe som gir de små tilskuerne et nytt visuelt syn..
I et temperaturregulert skap kan en rekke stoffer plasseres i varmebestandige beholdere. Hensikten med dette eksperimentet er å vise tenåringer at hvert stoff har sitt eget smeltepunkt..
Hvilke stoffer kan velges? Logisk sett kan verken metaller eller salter komme inn i skapet, ettersom de smelter ved temperaturer over 500 ° C (skapet vil smelte).
Derfor, fra listen over stoffer, kan de som ikke overstiger 100 ° C velges, for eksempel: kvikksølv (forutsatt at skapet kan kjøles ned til -40 ° C), is, sjokolade, parafin og palmitinsyre.
Tenåringer (og barn også) ville se kvikksølv bli til en metallisk svart væske; og deretter smelting av hvit is, sjokoladestenger, palmitinsyre og til slutt parafinlyset.
For å forklare hvorfor parafin smelter ved høyere temperaturer enn sjokolade, vil det være nødvendig å analysere strukturene.
Hvis både parafin og palmitinsyre er organiske forbindelser, må førstnevnte bestå av et tyngre molekyl, eller et mer polært molekyl (eller begge samtidig). Å gi en forklaring på slike observasjoner kan være igjen som lekser for studentene..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.