היתוך במה שהוא מורכב, דוגמאות וניסוי

ה פיוז'ן זה שינוי של מצב מוצק לנוזל עבור חומר בטווח טמפרטורות. אם החומר יש רמה גבוהה של טוהר, השוליים מתאים לטמפרטורה מסוימת: נקודת ההיתוך. וכאשר יש מידה מסוימת של זיהומים, נקודת ההיתוך מיוצגת על ידי טווח (לדוגמה, 120-122 מעלות צלזיוס).

זהו אחד התהליכים הפיזיים הנפוצים ביותר בטבע. מוצקים לספוג חום להעלות את הטמפרטורה שלו עד טיפות הראשונות של נוזל מתחילים להיווצר. ואז, טיפות אחרות בצע את הראשון, בעוד כל מוצק לא נמס, הטמפרטורה שלו נשאר קבוע.

למה? כי כל החום נצרך לייצר נוזלים יותר, במקום חימום האחרון. לכן, מוצק ואת הנוזל יש את אותה טמפרטורה ו להתקיים ב שיווי משקל. אם אספקת החום היא קבועה, האיזון מסתיים במעבר להשלמה מלאה של נוזלים.

מסיבה זו, כאשר נטיף קרח מתחיל להתמוסס באביב, לאחר שינוי המדינה החלה, זה לא ייגמר עד שהוא הפך למים נוזליים. בתמונה למעלה ניתן לראות כי אפילו גבישי קרח צפים בתוך טיפה תלויים.

קביעת נקודת ההיתוך של חומר לא ידוע היא בדיקה מצוינת לזהות אותו (כל עוד הוא אינו מכיל זיהומים רבים).

הוא גם מגלה עד כמה חזקים האינטראקציות בין המולקולות המרכיבות את המוצק; בעוד המייסדים בטמפרטורות גבוהות יותר, כך יהיו כוחותיה הבין-מולקולריים.

אינדקס

• 1 מה מורכב המיזוג??
  • 1.1 מלטים של תערובות מוצקות ותחליבים
• 2 דוגמאות
  • 2.1 במטבח
  • 2.2 בקישוטים
  • 2.3 בטבע
• 3 נקודות היתוך של החומרים הנפוצים ביותר
• 4. ניסוי כדי להסביר את היתוך לילדים ובני נוער
  • 4.1 כיפות קרח צבעוניות
  • 4.2 ארון תרמי
• 5 הפניות

מה מורכב המיזוג??

ההיתוך כולל שינוי של מצב מוצק לנוזל. מולקולות או אטומים בנוזל בעלי אנרגיה ממוצעת גבוהה יותר, שכן הם נעים, לרטוט ולסובב במהירויות גבוהות יותר. התוצאה היא עלייה בחלל intermolecular, ולכן, גידול נפח (אם כי זה לא המקרה עם מים).

כמו מוצקים המולקולות הם הסדר קומפקטי יותר, הם חסרים את החירות בתנועה שלהם, ויש להם אנרגיה ממוצעת נמוכה יותר. כדי לעבור את נוזל מוצק להתרחש, מולקולות או אטומים של מוצק חייב לרטוט במהירויות גבוהות יותר על ידי ספיגת חום.

כאשר הם רוטטים, הם מפרידים קבוצה של מולקולות שמגיעים יחד כדי ליצור את הטיפה הראשונה. וכך, היתוך הוא לא יותר מאשר התכה של מוצק שנגרם על ידי השפעת החום. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך מהר יותר היתוך של מוצק.

במיוחד, היתוך יכול לתת דרך להיווצרות של מנהרות נקבוביות בתוך מוצק. זה יכול להיות מוכיח באמצעות ניסוי ייעודי לילדים.

מלחים של תערובות מוצקות ותחליבים

הגלידה

פיוז 'ן מתייחס להיתוך של חומר או תערובת על ידי חום. עם זאת, המונח משמש גם להתייחסות להיתוך של חומרים אחרים שאינם מסווגים בקפדנות כמו מוצקים: תחליבים.

הדוגמה האידיאלית טמונה בגלידה. הם תחליבים של מים קפואים (ובחלקם, מגובשים), עם אוויר ושומנים (חלב, שמנת, קקאו, חמאה וכו ')..

הקרח נמס או נמס בגלל הקרח עולה נקודת ההתכה שלה, באוויר מתחיל לדלוף ואת נוזלי מסיים משיכת יתר מרכיביו.

הכימיה של הגלידה מורכבת ביותר, ומייצגת נקודת עניין וסקרנות כאשר בוחנים את ההגדרה של היתוך.

קרח מתוק ומלוח

ביחס לתערובות מוצקות אחרות, אי אפשר לדבר על נקודת התכה למטרות אנליטיות; כלומר, זה לא קריטריון מכריע לזהות אחד או כמה חומרים. בתערובת, כאשר מרכיב נמס, אחרים יכולים להתמוסס בשלב נוזלי, אשר בניגוד אלכסוני היתוך.

לדוגמה, תערובת מוצקה של סוכר-מלח-מלח תימס לחלוטין ברגע שהקרח נמס. מאז סוכר ומלח הם מסיסים מאוד במים, זה יהיה לפזר אותם, אבל זה לא אומר כי סוכר ומלח יש נמס.

דוגמאות

במטבח

כמה דוגמאות נפוצות של היתוך ניתן למצוא בתוך המטבח. חמאה, שוקולדים, מסטיק וממתקים אחרים נמסים אם הם מקבלים את חום השמש ישירות, או אם הם נעולים בחללים חמים. כמה ממתקים, כמו מרשמלו, נמס בכוונה להנאה הטובה ביותר של הטעמים שלהם.

מתכונים רבים מצביעים על כך כי אחד או יותר מרכיבים חייב להמיס הראשון לפני שנוסף. גבינות, שומנים ודבש (מאוד צמיג) הם גם בין החומרים האלה.

בקישוטים

כדי לקשט רווחים מסוימים וחפצים משמשים מתכות, זכוכית וקרמיקה עם עיצובים שונים. קישוטים אלה ניתן לראות על המרפסת של הבניין, את הגבישים ואת הפסיפסים של כמה קירות, או במאמרים למכירה בתוך התכשיטים.

כל אלה מורכבים מחומרים הנמסים בטמפרטורות גבוהות מאוד, ולכן עליהם תחילה להמיס או לרכך לעבודה ולתת להם את הטפסים הרצויים.

זה המקום שבו אתה עובד עם ברזל ליבון, כמו נפחים לעשות בייצור של כלי נשק, כלים וחפצים אחרים. כמו כן, היתוך מאפשר קבלת סגסוגות כאשר ריתוך שניים או יותר מתכות בממדים המוניים שונים.

מ זכוכית מותכת אתה יכול ליצור דמויות דקורטיביים כגון סוסים, ברבורים, גברים ונשים, זיכרונות נסיעות, וכו '.

בטבע

הדוגמאות העיקריות של היתוך בטבע ניתן לראות המסה של קרחונים; בלבה, תערובת של סלעים נמסו על ידי חום עז בתוך הרי געש; ובקרום של כדור הארץ, שבו נוכחות של מתכות נוזלי השולט, בעיקר ברזל.

נקודות התכה של החומרים הנפוצים ביותר

להלן רשימה של חומרים נפוצים עם נקודות ההתכה שלהם בהתאמה:

-קרח, 0ºC

-פרפין, 65.6 ° C

-שוקולדים, 15.6-36.1ºC (שים לב כי זהו טווח טמפרטורות, כי יש שוקולדים להמיס בטמפרטורות נמוכות או גבוהות יותר)

-חומצה פלמיטית, 63 ° C

-אגר, 85ºC

-זרחן, 44ºC

-אלומיניום, 658 מעלות צלזיוס

-סידן, 851 מעלות צלסיוס

-זהב, 1083 מעלות צלזיוס

-נחושת, 1083 מעלות צלזיוס

-ברזל, 1530ºC

-מרקורי, -39ºC (הוא נוזלי בטמפרטורת החדר)

-גז מתאן, -182 מעלות צלזיוס

-אתנול, -117 מעלות צלסיוס

-פחמן גרפיט, 4073 מעלות צלזיוס

-פחמן יהלום, 4096 מעלות צלסיוס

כפי שניתן לראות, מתכות בדרך כלל, בשל קשרי המתכת שלהם, יש נקודות ההתכה הגבוהות ביותר. עם זאת, פחם מתגבר עליהם למרות הקשרים קוולנטיים, אבל עם סידורים מולקולריים יציב מאוד.

מולקולות קטנות ואפולריות, כגון גז מתאן ואתנול, אינן מקיימות אינטראקציות חזקות מספיק כדי להישאר במצב מוצק בטמפרטורת החדר.

עבור שאר, כוח האינטראקציות intermolecular בתוך מוצק ניתן להסיק על ידי מדידת נקודת ההתכה שלה. מוצק התומך בטמפרטורות הלוהטות, חייב להיות מבנה יציב מאוד.

באופן כללי, מוצקים קוולנטיים אפולריים יש נקודות התכה נמוכות יותר מאשר מוצקים קוולנטיים, יוניים מתכתי קוולנטי.

הניסוי להסביר את היתוך לילדים ובני נוער

כיפות קרח צבעוניות

זהו אולי אחד הניסויים האמנותיים והפשוטים ביותר להסביר פיוז'ן לילדים. אתה צריך:

-כמה מנות, באופן כזה שכאשר מקפיאים את המים בהם הם יוצרים כיפות

-מגש גדול כדי להבטיח משטח שבו אתה יכול להמיס את הקרח מבלי לגרום הרס

-מלח (עשוי להיות הזול ביותר בשוק)

-צבעי ירקות, ואת טפטפת או כפית כדי להוסיף אותם

לאחר כיפות הקרח הושגו, והניח על המגש, כמות קטנה יחסית של מלח מתווסף על פני השטח שלהם. המגע היחיד של המלח עם הקרח, יגרום לנהרות מים שירטבו את המגש.

הסיבה לכך היא הקרח יש זיקה גבוהה למלח, והתמוססות מתרחשת אשר נקודת ההיתוך נמוך יותר מזה של קרח.

לאחר מכן, כמה טיפות של צבע מתווספות לכיפות. הצבע יחדור את המנהרות של הכיפה ואת כל הנקבוביות שלה, כמו התוצאות הראשונות של ההיתוך שלה. התוצאה היא קרנבל צבעוני לכוד בתוך הקרח.

לבסוף, הצבעים יהיו מעורבים במים של המגש, נותן עוד מחזה חזותי אל הצופים הקטנים.

ארון תרמי

בתוך ארון עם טמפרטורה מבוקרת, סדרה של חומרים ניתן להציב מיכלים עמידים בחום. מטרת הניסוי היא להראות לבני נוער שלכל חומר יש נקודת התכה משלו.

אילו חומרים ניתן לבחור? באופן הגיוני, מתכות או מלחים יכולים להיכנס לממשלה, שכן הם נמסים בטמפרטורות מעל 500 מעלות צלזיוס (הממשלה היה להמיס).

לכן, מתוך רשימה של חומרים ניתן לבחור אלה שאינם עולים על 100 מעלות צלזיוס, למשל: כספית (בהנחה כי הממשלה יכול להיות מקורר מתחת -40 ° C), קרח, שוקולד, פרפין חומצה palmitic.

בני נוער (וגם ילדים) היו לצפות כספית להפוך נוזל שחור מתכתי; ולאחר מכן את ההתכה של קרח לבן, חטיפי שוקולד, חומצה פלמיטית, ולבסוף, נר פרפין.

כדי להסביר מדוע פרפין נמס בטמפרטורות גבוהות יותר מאשר שוקולד, יהיה צורך לנתח את המבנים שלה.

אם הן החומצה פלמיטית פרפין מטופלי תרכובות אורגניות, הראשון צריך להיות מורכב של מולקולה קוטבית כבדה או יותר (או שניהם בו זמנית) המולקולה. מתן הסבר לתצפיות כאלה יכול להותיר שיעורים לתלמידים.

הפניות

1. ואן חול ג '(24 יולי 2012). נמיסה ניסוי מדע הקרח עם מלח ומים נוזל. מקור: artfulparent.com
2. טובין, דקלן. (2018). עובדות מהנה על נקודת ההיתוך לילדים. מדע קל לילדים. מקור: easyscienceforkids.com
3. שרה. (11 ביוני 2015). ניסוי מדעי פשוט לילדים: מה נמס בשמש? כיף Frugal עבור בנים ובנות. מקור:
4. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. (2008). כימיה (8th ed.). למידה CNGAGE.
5. h2g2. (3 באוקטובר 2017). נקודות התכה של חומרים משותפים. מקור: h2g2.com
6. האוניברסיטה הפתוחה. (3 באוגוסט 2006). נקודות התכה. מקור: open.edu
7. לומן, כימיה לא-מייג'ור. (s.f.). נקודת התכה. מקור: קורסים. Lumenlearning.com
8. ג'ילספי, קלייר. (13 באפריל 2018). מה גורמים משפיעים על נקודת ההיתוך? Scinencing. מקור: sciencing.com