FUSION: ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ, ПРИМЕРЫ И ЭКСПЕРИМЕНТ - ХИМИЯ - 2025

Слитый является изменение состояния из твердого состояния в жидкое для вещества , в диапазоне температур. Если вещество имеет высокую степень чистоты, диапазон соответствует определенной температуре: точке плавления. А когда есть определенная степень примесей, температура плавления представлена ​​диапазоном (например, 120-122 ° C).

Это один из самых распространенных физических процессов в природе. Твердые вещества поглощают тепло и повышают свою температуру до тех пор, пока не начнут формироваться первые капли жидкости. Затем за первыми следуют другие капли, и пока твердое тело не расплавилось, его температура остается постоянной.

Источник: Pixabay

Зачем? Потому что все тепло уходит на производство большего количества жидкости, а не на ее нагрев. Следовательно, твердое тело и жидкость имеют одинаковую температуру и сосуществуют в равновесии. Если подача тепла постоянна, равновесие смещается к полному образованию жидкости.

По этой причине, когда ледяной сталактит весной начинает таять, как только началось изменение состояния, оно не закончится, пока не превратится в жидкую воду. На изображении выше видно, что внутри свисающей капли плавают даже кристаллы льда.

Определение температуры плавления неизвестного вещества - отличный тест для его идентификации (при условии, что оно не содержит много примесей).

Это также показывает, насколько сильны взаимодействия между молекулами, составляющими твердое тело; поскольку он плавится при более высоких температурах, тем сильнее будут его межмолекулярные силы.

Что такое слияние?

Синтез состоит из изменения состояния с твердого на жидкое. Молекулы или атомы в жидкости имеют более высокую среднюю энергию, поскольку они движутся, вибрируют и вращаются с более высокими скоростями. Как следствие, это приводит к увеличению межмолекулярного пространства и, следовательно, к увеличению объема (хотя это не относится к воде).

Поскольку в твердом теле молекулы расположены более компактно, они лишены свободы передвижения и имеют более низкую среднюю энергию. Чтобы произошел переход твердое тело-жидкость, молекулы или атомы твердого тела должны колебаться с более высокими скоростями, поглощая тепло.

Когда он вибрирует, разделяется набор молекул, которые вместе образуют первую каплю. Итак, плавление - это не что иное, как плавление твердого тела под действием тепла. Чем выше температура, тем быстрее расплавится твердое вещество.

В частности, сплавление может привести к образованию туннелей и пор внутри твердого тела. Это можно продемонстрировать с помощью специального эксперимента для детей.

Расплавы твердых смесей и эмульсий

Источник: Pixabay

Мороженное

Плавление относится к тепловому плавлению вещества или смеси. Однако этот термин также использовался для обозначения плавления других веществ, которые строго не классифицируются как твердые вещества: эмульсии.

Идеальный пример - мороженое. Это эмульсии замороженной воды (а в некоторых случаях и кристаллизованной) с воздухом и жирами (молоко, сливки, какао, масло и т. Д.).

Мороженое тает или тает, потому что температура льда превышает температуру плавления, воздух начинает уходить, а жидкость в конечном итоге увлекает за собой остальные его компоненты.

Химический состав мороженого чрезвычайно сложен и представляет интерес и любопытство при рассмотрении определения плавления.

Сладкий и соленый лед

Что касается других твердых смесей, нельзя говорить о температуре плавления в аналитических целях; то есть это не решающий критерий для идентификации одного или нескольких веществ. В смеси, когда один компонент плавится, другие могут растворяться в жидкой фазе, что по диагонали противоположно плавлению.

Например, твердая смесь льда, сахара и соли полностью растает, как только лед начнет таять. Поскольку сахар и соль хорошо растворяются в воде, она растворяет их, но это не означает, что сахар и соль расплавились.

Примеры

На кухне

Некоторые распространенные примеры фьюжн можно найти на кухне. Масло, шоколад, жевательные резинки и другие сладости тают, если они получают прямое тепло от солнца или находятся в жарком помещении. Некоторые конфеты, такие как зефир, намеренно растапливаются, чтобы лучше насладиться их вкусом.

Во многих рецептах говорится, что перед добавлением один или несколько ингредиентов необходимо сначала растопить. Сыры, жиры и мед (очень вязкий) также входят в число этих ингредиентов.

В орнаментах

Для украшения определенных пространств и предметов используются металлы, стекло и керамика с различным дизайном. Эти орнаменты можно увидеть на террасе дома, в стекле и мозаике некоторых стен, а также в изделиях, выставленных на продажу в ювелирных магазинах.

Все они состоят из материалов, плавящихся при очень высоких температурах, поэтому они должны сначала расплавиться или размягчиться, чтобы обработать их и придать им желаемую форму.

Именно здесь обрабатывают раскаленное железо, как это делают кузнецы при изготовлении оружия, инструментов и других предметов. Точно так же плавление позволяет получать сплавы путем сварки двух или более металлов в разных массовых пропорциях.

Из расплавленного стекла можно создавать декоративные фигурки лошадей, лебедей, мужчин и женщин, туристические сувениры и т. Д.

В природе

Основные примеры таяния в природе можно увидеть в таянии айсбергов; в лаве - смесь горных пород, растаявшая от сильной жары внутри вулканов; и в коре планеты, где преобладает присутствие жидких металлов, особенно железа.

Точки плавления наиболее распространенных веществ

Ряд общих веществ с их соответствующими температурами плавления перечислены ниже:

-Лед, 0ºC

-Парафин, 65,6ºC

-Шоколад, 15,6-36,1ºC (обратите внимание, что это диапазон температур, потому что есть шоколад, плавящийся при более низких или более высоких температурах)

-Пальмитиновая кислота, 63ºC

-Агар, 85ºC

-Фосфор, 44ºC

-Алюминий, 658ºC

-Кальций, 851ºC

-Золото, 1083ºC

-Медь, 1083ºC

-Железо, 1530ºC

–Ртуть, -39ºC (жидкая при комнатной температуре)

-Метан, -182ºC

-Этанол, -117ºC

-Графит угольный, 4073ºC

-Алмазный уголь, 4096ºC

Как можно видеть, обычно металлы из-за их металлических связей имеют самые высокие температуры плавления. Однако углерод превосходит их, несмотря на наличие ковалентных связей, но с очень стабильным молекулярным расположением.

Небольшие неполярные молекулы, такие как газообразный метан и этанол, не взаимодействуют достаточно сильно, чтобы оставаться твердыми при комнатной температуре.

Исходя из всего остального, силу межмолекулярных взаимодействий внутри твердого тела можно сделать вывод, измерив его температуру плавления. Твердое тело, выдерживающее высокие температуры, должно иметь очень стабильную структуру.

В общем, неполярные ковалентные твердые вещества имеют более низкие температуры плавления, чем полярные, ионные и металлические ковалентные твердые вещества.

Эксперимент по объяснению фьюжн для детей и подростков

Разноцветные ледяные купола

Это, пожалуй, один из самых художественных и простых экспериментов по объяснению слияния детям. Тебе нужно:

-Некоторые плиты, таким образом, что при замерзании в них воды образуют купола

-Большой поддон для обеспечения поверхности, на которой лед может таять, не вызывая хаоса

-Соль (может быть самой дешевой на рынке)

-Овощные красители и пипетка или ложка для их добавления

После того, как ледяные купола получены и помещены на поддон, на их поверхность добавляется относительно небольшое количество соли. Простой контакт соли со льдом вызовет потоки воды, которые намочат поддон.

Это связано с тем, что лед имеет высокое сродство к соли, и получается раствор, температура плавления которого ниже, чем у льда.

Затем на купола добавляют несколько капель пищевого красителя. Цвет проникнет в туннели купола и все его поры, как первые последствия его плавления. Результат - карнавал красок, застрявших внутри льда.

Наконец, красители смешаются с водой в поддоне, создавая еще одно зрелище для маленьких зрителей.

Тепловой шкаф

Внутри шкафа с регулируемой температурой ряд веществ можно помещать в термостойкие контейнеры. Цель этого эксперимента - показать подросткам, что у каждого вещества своя точка плавления.

Какие вещества можно выбрать? По логике, ни металлы, ни соли не могут попасть в шкаф, так как они плавятся при температуре выше 500ºC (шкаф плавится).

Поэтому из списка веществ могут быть выбраны те, которые не превышают 100 ° C, например: ртуть (при условии, что шкаф можно охлаждать до температуры ниже -40 ° C), лед, шоколад, парафин и пальмитиновая кислота.

Подростки (и дети тоже) будут наблюдать, как ртуть превращается в металлическую жидкость черного цвета; и затем таяние белого льда, плиток шоколада, пальмитиновой кислоты и, наконец, парафиновой свечи.

Чтобы объяснить, почему парафин плавится при более высоких температурах, чем шоколад, необходимо проанализировать его структуру.

Если и парафин, и пальмитиновая кислота являются органическими соединениями, первая должна состоять из более тяжелой молекулы или более полярной молекулы (или обеих одновременно). Объяснение таких наблюдений можно было бы оставить студентам в качестве домашнего задания.

Ссылки

1. Вант Хул Дж. (24 июля 2012 г.). Научный эксперимент по таянию льда с солью и жидкой акварелью. Получено с: artfulparent.com
2. Тобин, Деклан. (2018). Интересные факты о точке плавления для детей. Легкая наука для детей. Получено с: easyscienceforkids.com
3. Сара. (2015, 11 июня). Простой научный эксперимент для детей: что тает на солнце? Экономное развлечение для мальчиков и девочек. Получено с: frugalfun4boys.com
4. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
5. h2g2. (03 октября 2017 г.). Точки плавления некоторых распространенных веществ. Получено с: h2g2.com
6. Открытый университет. (2006-08-03). Точки плавления. Получено с: open.edu
7. Люмен, Химия для неосновных. (SF). Температура плавления. Получено с: course.lumenlearning.com
8. Гиллеспи, Клэр. (13 апреля 2018 г.). Какие факторы влияют на температуру плавления? Sciencing. Получено с: sciencing.com