Fuzja w tym, co się składa, przykłady i eksperyment

The fuzja jest to zmiana stanu ze stałej na ciekłą dla substancji w zakresie temperatur. Jeśli substancja ma wysoki stopień czystości, margines odpowiada określonej temperaturze: temperatura topnienia. A gdy występuje pewien stopień zanieczyszczeń, temperatura topnienia jest reprezentowana przez zakres (na przykład 120-122 ° C).

Jest to jeden z najczęstszych procesów fizycznych w przyrodzie. Ciała stałe absorbują ciepło i podnoszą jego temperaturę, aż zaczną tworzyć się pierwsze krople cieczy. Następnie inne krople podążają za pierwszym i podczas gdy całe ciało stałe nie stopiło się, jego temperatura pozostaje stała.

Dlaczego? Ponieważ całe ciepło jest zużywane do produkcji większej ilości płynu, zamiast ogrzewania tego ostatniego. Dlatego ciało stałe i ciecz mają tę samą temperaturę i współistnieją w równowadze. Jeśli dostarczanie ciepła jest stałe, równowaga kończy się przejściem do całkowitego utworzenia cieczy.

Z tego powodu, kiedy lodowy stalaktyt zaczyna się topić na wiosnę, gdy rozpocznie się zmiana stanu, nie skończy się, dopóki nie zmieni się w płynną wodę. Na powyższym obrazku widać, że nawet kryształy lodu pływają wewnątrz 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; podczas tworzenia w wyższych temperaturach silniejsze będą jego siły międzycząsteczkowe.

Indeks

• 1 Z czego składa się połączenie??
  • 1.1 Topniki stałych mieszanin i emulsji
• 2 Przykłady
  • 2.1 W kuchni
  • 2.2 W ozdobach
  • 2.3 W naturze
• 3 Punkty fuzji najczęstszych substancji
• 4 Eksperymentuj, aby wyjaśnić fuzję dla dzieci i młodzieży
  • 4.1 Kolorowe kopuły lodowe
  • 4.2 Szafa termiczna
• 5 referencji

Z czego składa się połączenie??

Fuzja polega na zmianie stanu ze stałego na ciekły. Cząsteczki lub atomy w cieczy mają wyższą średnią energię, ponieważ poruszają się, wibrują i obracają się z większą prędkością. Powoduje to wzrost przestrzeni międzycząsteczkowej, a tym samym zwiększenie objętości (chociaż nie dotyczy to wody).

Ponieważ w ciele cząsteczki są w bardziej zwartym układzie, brakuje im swobody ruchu i mają niższą średnią energię. Aby nastąpiło przejście ciało stałe-ciecz, cząsteczki lub atomy ciała stałego muszą wibrować przy wyższych prędkościach, absorbując ciepło.

Gdy wibrują, oddzielają zestaw cząsteczek, które łączą się, tworząc pierwszą kroplę. I tak fuzja jest niczym innym jak stopieniem ciała stałego spowodowanym działaniem ciepła. Im wyższa temperatura, tym szybsze połączenie ciała stałego.

W szczególności fuzja może ustąpić miejsca powstawaniu tuneli i porów w ciele stałym. Można to wykazać poprzez dedykowany eksperyment dla dzieci.

Topi stałe mieszaniny i emulsje

Lody

Fuzja odnosi się do topienia substancji lub mieszaniny przez ciepło. Termin ten został jednak również użyty w odniesieniu do topienia innych substancji, które nie są ściśle klasyfikowane jako substancje stałe: emulsje.

Idealnym przykładem są lody. Są to emulsje zamrożonej wody (aw niektórych krystalizowane) z powietrzem i tłuszczami (mleko, śmietana, kakao, masło itp.).

Lody topnieją lub topią się, ponieważ lód przekracza jego temperaturę topnienia, powietrze zaczyna uciekać, a ciecz wciąga resztę swoich składników.

Chemia lodów jest niezwykle złożona i stanowi punkt zainteresowania i ciekawość przy rozważaniu definicji fuzji.

Słodki i słony lód

W odniesieniu do innych mieszanin stałych, nie można właściwie mówić o temperaturze topnienia dla celów analitycznych; to znaczy, nie jest decydującym kryterium dla identyfikacji jednej lub kilku substancji. W mieszaninie, gdy składnik topi się, inne mogą rozpuszczać się w fazie ciekłej, która jest po przekątnej przeciwna do fuzji.

Na przykład stała mieszanina soli lodowo-cukrowej stopi się całkowicie, gdy tylko lód się roztopi. Ponieważ cukier i sól są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, rozpuszczą je, ale nie oznacza to, że cukier i sól się stopiły.

Przykłady

W kuchni

Niektóre typowe przykłady fuzji można znaleźć w kuchni. Masła, czekoladki, guma i inne słodycze topią się, jeśli otrzymują ciepło słoneczne bezpośrednio lub jeśli są zamknięte w gorących miejscach. Niektóre słodycze, takie jak pianki marshmallows, są celowo topione w celu jak najlepszego wykorzystania ich smaków.

Wiele przepisów wskazuje, że jeden lub więcej składników musi najpierw stopić się przed dodaniem. Do tych składników należą także sery, tłuszcze i miód (bardzo lepkie).

W ozdobach

Do dekoracji niektórych przestrzeni i przedmiotów używane są metale, szkło i ceramika o różnych wzorach. Te ozdoby można zobaczyć na tarasie budynku, w kryształach i mozaikach niektórych ścian lub w artykułach na sprzedaż w biżuteriach.

Wszystkie składają się z materiałów, które topią się w bardzo wysokich temperaturach, więc muszą najpierw stopić się lub zmiękczyć, aby pracować i nadać im pożądane formy.

To tutaj pracujesz z żarowym żelazem, jak robią to kowale w produkcji broni, narzędzi i innych przedmiotów. Ponadto fuzja umożliwia otrzymanie stopów podczas spawania dwóch lub więcej metali w różnych proporcjach mas.

Ze stopionego szkła można tworzyć dekoracyjne figury, takie jak konie, łabędzie, mężczyźni i kobiety, wspomnienia z podróży itp..

W naturze

Główne przykłady fuzji w przyrodzie można zaobserwować w topnieniu gór lodowych; w lawie, mieszanina skał stopionych przez intensywne ciepło wewnątrz wulkanów; oraz w skorupie planety, gdzie dominuje obecność ciekłych metali, zwłaszcza żelaza.

Temperatury topnienia najczęstszych substancji

Poniżej znajduje się lista typowych substancji o odpowiednich temperaturach topnienia:

-Lód, 0ºC

-Parafina, 65,6 ° C

-Czekoladki 15,6 - 36,1 ° C (zwróć uwagę, że jest to zakres temperatur, ponieważ są czekoladki, które topią się w niższych lub wyższych temperaturach)

-Kwas palmitynowy, 63 ° C

-Agar, 85ºC

-Fosfor, 44ºC

-Aluminium, 658ºC

-Wapń, 851ºC

-Złoto, 1083ºC

-Miedź, 1083ºC

-Żelazo, 1530ºC

-Rtęć, -39 ° C (jest płynna w temperaturze pokojowej)

-Gaz metanowy, -182 ° C

-Etanol, -117 ° C

-Grafitowy węgiel, 4073 ° C

-Diamentowy węgiel, 4096 ° C

Jak widać, metale na ogół, dzięki swoim wiązaniom metalowym, mają najwyższe temperatury topnienia. Jednak węgiel pokonuje je pomimo wiązania kowalencyjnego, ale z bardzo stabilnymi układami molekularnymi.

Małe i niepolarne molekuły, takie jak metan i etanol, nie mają wystarczająco silnych oddziaływań, aby pozostawać w stanie stałym w temperaturze pokojowej.

Co do reszty, siłę oddziaływań międzycząsteczkowych wewnątrz ciała stałego można wywnioskować, mierząc jego temperaturę topnienia. Bryła, która wspiera upalne temperatury, musi mieć bardzo stabilną strukturę.

Na ogół apolarne kowalencyjne ciała stałe mają niższe temperatury topnienia niż polarne, jonowe i metaliczne kowalencyjne ciała stałe.

Eksperymentuj, aby wyjaśnić fuzję dzieci i młodzieży

Kolorowe lodowe kopuły

Jest to prawdopodobnie jeden z najbardziej artystycznych i prostych eksperymentów wyjaśniających fuzję dzieci. Potrzebujesz:

-Niektóre potrawy w taki sposób, że podczas zamrażania wody tworzą w nich kopuły

-Duża taca zapewniająca powierzchnię, na której można stopić lód bez powodowania spustoszenia

-Sól (może być najtańsza na rynku)

-Barwniki roślinne, kroplomierz lub łyżka do ich dodawania

Po uzyskaniu kopuł lodowych i umieszczeniu ich na tacy, stosunkowo niewielka ilość soli jest dodawana do ich powierzchni. Jedyny kontakt soli z lodem spowoduje, że rzeki wody zwilżą tacę.

Dzieje się tak, ponieważ lód ma wysokie powinowactwo do soli, a następuje rozpuszczanie, którego temperatura topnienia jest niższa niż temperatura lodu.

Następnie do kopuł dodaje się kilka kropli barwnika. Kolor przeniknie tunele kopuły i wszystkie jej pory, jako pierwsze konsekwencje jej topnienia. Rezultatem jest kolorowy karnawał uwięziony w lodzie.

Wreszcie, barwniki zostaną zmieszane z wodą na tacy, dając małym widzom kolejny wizualny spektakl.

Szafka termiczna

Wewnątrz szafki o kontrolowanej temperaturze można umieścić szereg substancji w odpornych na ciepło pojemnikach. Celem tego eksperymentu jest pokazanie nastolatkom, że każda substancja ma własną temperaturę topnienia.

Które substancje można wybrać? Logicznie rzecz biorąc, metale lub sole mogą przedostać się do obudowy, ponieważ topią się w temperaturach powyżej 500 ° C (obudowa topi się).

Dlatego z listy substancji można wybrać te, które nie przekraczają 100 ° C, na przykład: rtęć (zakładając, że szafka może być chłodzona poniżej -40 ° C), lód, czekolada, parafina i kwas palmitynowy.

Nastolatki (a także dzieci) oglądałyby rtęć w metaliczny czarny płyn; a następnie topienie białego lodu, batonów czekoladowych, kwasu palmitynowego i wreszcie świecy parafinowej.

Aby wyjaśnić, dlaczego parafina topi się w wyższych temperaturach niż czekolada, konieczne będzie przeanalizowanie jej struktur.

Jeśli zarówno parafina, jak i kwas palmitynowy są związkami organicznymi, pierwszy powinien składać się z cięższej cząsteczki lub bardziej polarnej cząsteczki (lub obu jednocześnie). Wyjaśnienie takich obserwacji można pozostawić uczniom jako zadanie domowe.

Referencje

1. Van't Hul J. (24 lipca 2012). Eksperyment z topniejącą lodowatą nauką z solą i płynnymi akwarelami. Źródło: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Zabawne fakty na temat topnienia dzieci. Łatwa nauka dla dzieci. Źródło: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (11 czerwca 2015 r.). Prosty eksperyment naukowy dla dzieci: co topnieje w słońcu? Oszczędna zabawa dla chłopców i dziewcząt. Źródło: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning.
5. h2g2. (3 października 2017). Punkty topnienia niektórych wspólnych substancji. Źródło: h2g2.com
6. The Open University. (3 sierpnia 2006). Punkty topnienia. Źródło: open.edu
7. Lumen, Chemistry for Non-Majors. (s.f.). Temperatura topnienia. Źródło: kursy.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13 kwietnia 2018 r.). Jakie czynniki wpływają na temperaturę topnienia? Nauka. Źródło: sciencing.com