ביסוס נקודת מיצוק ודוגמאות

ה ביסוס זה השינוי שחווה נוזל כאשר הוא עובר לשלב המוצק. הנוזל יכול להיות חומר טהור או תערובת. כמו כן, השינוי עשוי לנבוע מירידה בטמפרטורה או כתוצאה מתגובה כימית.

כיצד ניתן להסביר תופעה זו? מבחינה ויזואלית, הנוזל מתחיל להיות מאובן או קשוח, עד כדי כך שהוא מפסיק לזרום בחופשיות. עם זאת, ההתמצקות למעשה מורכבת מסדרה של צעדים המתרחשים בקשקשים מיקרוסקופיים.

דוגמה לביסוס היא בועה נוזלית שקופאת. בתמונה לעיל אתה יכול לראות איך בועה קופא כאשר הוא פוגע בשלג. מהו החלק של הבועה שמתחזקת? זה אשר נמצא במגע ישיר עם השלג. השלג עובד כתמיכה שבה ניתן להתאים את המולקולות של הבועה.

מיצוק מופעלת במהירות מתחתית הבועה. זה ניתן לראות את "אורנים זכוכית" כי להרחיב כדי לכסות את פני השטח כולו. אורנים אלה משקפים את צמיחתם של גבישים, שהם לא יותר מאשר סידורים מסודרים וסימטריים של המולקולות.

כדי להתמצק להתרחש, יש צורך כי חלקיקי הנוזל יכול להיות מסודרים בצורה כזו שהם אינטראקציה אחד עם השני. אינטראקציות אלה מתחזקות ככל שהטמפרטורה יורדת, המשפיעה על קינטיקה מולקולארית; כלומר, הם הופכים לאט יותר ולהיות חלק הגביש.

תהליך זה ידוע בשם התגבשות, ונוכחות של גרעין (אגרגטים קטנים של חלקיקים) ותמיכה מאיצה את התהליך הזה. לאחר הנוזל התגבש, הוא אמר אז כי יש מוצק או קפוא.

אינדקס

• אנתלפיה של ביסוס
  • 1.1 מדוע הטמפרטורה נשארת קבועה בהתמצקות?
• 2 נקודת הקפאה
  • 2.1 מיצוק ונקודת התכה
  • 2.2 הזמנת מולקולרית
• 3 צפיפות
• 4 דוגמאות להתמצקות
• 5 הפניות

אנתלפיה של ביסוס

לא כל החומרים מתמצקים באותה טמפרטורה (או תחת אותו טיפול). חלק אפילו "להקפיא" מעל לטמפרטורת החדר, כפי שקורה עם מוצקים עם נקודת התכה גבוהה. זה תלוי בסוג של חלקיקים המרכיבים את מוצק או נוזלי.

ב מוצק, הם אינטראקציה חזקה ולהישאר רטט בתנוחות קבועות של שטח, ללא חופש תנועה עם נפח מוגדר, בעוד בנוזל, יש להם את היכולת לנוע כמו שכבות רבות לעבור זה על זה, התופס את עוצמת הקול של מיכל המכיל אותו.

מוצק דורש אנרגיה תרמית לעבור לשלב נוזלי; במילים אחרות, זה צריך חום. החום מתקבל מהסביבה שלו, ואת הסכום המינימלי סופג כדי ליצור את טיפת הראשון של נוזל המכונה חום סמוי של היתוך (ΔF).

מצד שני, הנוזל חייב לשחרר חום לסביבתו כדי להזמין מולקולות שלה להתגבש בשלב מוצק. החום המשתחרר הוא, אם כן, החום הסמוי של מיצוק או הקפאה (ΔHc). הן ΔF ו ΔHC שווים בגודלם אך בכיוונים מנוגדים; הראשון נושא סימן חיובי, והשלט השלילי השני.

מדוע הטמפרטורה נשארת קבועה ביסוס?

ברגע מסוים הנוזל מתחיל להקפיא, ואת מדחום מראה טמפרטורה T. אמנם זה לא התגבש לחלוטין, T נשאר קבוע. מאז ΔHC יש ​​סימן שלילי, זה מורכב תהליך אקסותרמית שמשחרר חום.

לכן, מדחום יקרא את החום שוחרר על ידי נוזל במהלך שלב השינוי שלה, נגד טיפת הטמפרטורה שהוטלו. לדוגמה, אם אתה שם את מיכל המכיל את הנוזל בתוך אמבט קרח. לפיכך, T לא יורד עד השלמת מיצוק בשלמותו.

אילו יחידות מלוות את מדידות החום? בדרך כלל kJ / mol או j / g. אלה מפורשים כדלקמן: KJ או J הוא כמות החום שדורש 1 שומה של נוזל או 1 גרם כדי להיות מסוגל להתקרר או לחזק.

במקרה של מים, לדוגמה, ΔHC שווה ל -6.02 kJ / mol. כלומר, 1 שומה של מים טהורים צריך לשחרר 6.02 kJ של חום כדי להיות מסוגל להקפיא, וזה החום הוא מה שומר על טמפרטורה קבועה בתהליך. באופן דומה, 1 שומה של קרח צריך לספוג 6.02 kJ של חום להמיס.

נקודת הקפאה

בטמפרטורה המדויקת שבה מתרחש התהליך, הוא ידוע כנקודת ההתמצקות (Tc). זה משתנה בכל החומרים, תלוי כמה חזק האינטראקציות intermolecular שלהם מוצק.

טוהר הוא גם משתנה חשוב, שכן מוצק טמא אינו מתקשה באותה טמפרטורה כמו אחד טהור. האמור לעיל ידוע ירידה נקודת הקפאה. כדי להשוות את נקודות ההתמצקות של חומר יש להשתמש כנקודת התייחסות טהורה ככל האפשר.

עם זאת, אותו לא ניתן ליישם עבור פתרונות, כמו במקרה של סגסוגות מתכת. כדי להשוות נקודות מיצוק שלהם צריך להיחשב תערובות עם פרופורציות המונית שווה; כלומר, בריכוזים זהים של מרכיביו.

אין ספק, נקודת ההתמצקות היא עניין מדעי וטכנולוגי רב ביחס לסגסוגות ולזנים אחרים של חומרים. הסיבה לכך היא, שליטה על הזמן וכיצד הם מגניב, אתה יכול לקבל כמה תכונות פיסיקליות רצויות או למנוע את אלה לא מתאים עבור יישום מסוים.

מסיבה זו ההבנה והלימוד של תפיסה זו הם בעלי חשיבות רבה במטלורגיה ובמינרלוגיה, כמו גם בכל מדע אחר שדורש ייצור ואפיון חומר.

מיצוק ונקודת התכה

תיאורטית Tc צריך להיות שווה לטמפרטורה או נקודת ההיתוך (Tf). עם זאת, זה לא תמיד נכון עבור כל החומרים. הסיבה העיקרית היא, כי במבט ראשון, קל יותר לשבש את המולקולות של מוצק מאשר להזמין אלה של הנוזל.

לפיכך, הוא העדיף בפועל לפנות אל TF כדי איכותית למדוד את טוהר של המתחם. לדוגמה, אם X מורכב יש זיהומים רבים, אז Tf שלה יהיה רחוק יותר מזה של X טהור לעומת אחר עם טוהר גבוה.

הזמנה מולקולרית

כפי שנאמר עד כה, ההתמצקות נמשכת להתגבשות. חומרים מסוימים, בהתחשב באופי של המולקולות שלהם אינטראקציות שלהם, דורשים טמפרטורות נמוכות מאוד בלחצים גבוהים כדי להיות מסוגל לחזק.

לדוגמה, חנקן נוזלי מתקבל בטמפרטורות מתחת ל -196 מעלות צלזיוס. כדי לחזק אותו, יהיה צורך לקרר אותו עוד יותר, או להגביר את הלחץ על זה, לאלץ את המולקולות N בדרך זו.₂ כדי לקבץ יחד כדי ליצור גרעיני התגבשות.

אותו הדבר יכול להיחשב עבור גזים אחרים: חמצן, ארגון, פלואור, ניאון, הליום; ולמיוחד, המימן, שהשלב המוצק שלו עורר עניין רב בתכונות הפוטנציאליות חסרות התקדים שלו.

מצד שני, המקרה הידוע ביותר הוא קרח יבש, שהוא לא יותר מאשר CO₂ אשר אדים לבנים שלהם בשל סובלימציה של אותו בלחץ אטמוספרי. אלה שימשו לשחזר ערפל בתרחישים.

עבור תרכובת כדי לחזק אינו תלוי רק על Tc, אלא גם על הלחץ ומשתנים אחרים. ככל שהמולקולות קטנות יותר (H₂) ואת החלשות שלהם אינטראקציות, כך יהיה קשה יותר כדי לגרום להם לעבור למצב מוצק.

יתר על המידה

הנוזל, או חומר או תערובת, יתחילו להקפיא בטמפרטורה בנקודת ההתמצקות. עם זאת, בתנאים מסוימים (כגון טוהר גבוהה, זמן קירור איטי או סביבה אנרגטית מאוד), הנוזל יכול לסבול טמפרטורות נמוכות יותר ללא הקפאה. זה נקרא supercooling.

אין עדיין הסבר מוחלט לתופעה, אך התיאוריה גורסת כי כל המשתנים המונעים את צמיחת הגרעינים מתגבשים.

למה? בגלל גבישים גדולים נוצרים מן הגרעינים לאחר הוספת המולקולות המקיפות אותם. אם תהליך זה מוגבל, גם אם הטמפרטורה מתחת Tc, הנוזל יישאר ללא שינוי, כפי שקורה עם טיפות זעירים המרכיבים ולעשות עננים גלויים בשמים.

כל נוזלים supercooled הם metastable, כלומר, הם רגישים הפרעה קלה ביותר. לדוגמה, אם הם מוסיפים חתיכת קרח קטנה, או לנער אותם קצת, הם יקפאו באופן מיידי, וכתוצאה מכך ניסוי מבדר וקל לביצוע..

דוגמאות לביסוס

-אמנם לא כראוי מוצק, ג'לטין הוא דוגמה של תהליך מיצוק על ידי קירור.

-זכוכית מותכת משמש ליצירת ועיצוב אובייקטים רבים, אשר לאחר הקירור, לשמור על צורות מוגדרות הסופי שלהם.

-בדיוק כמו הבועה קפא על קשר עם השלג, בקבוק סודה עלול לסבול את אותו תהליך; ואם זה supercooled, הקפאה שלה יהיה מיידי.

-כאשר הלבה פורצת מהרי הגעש המכסים את קצוותיה או את פני כדור הארץ, היא מתמצקת כאשר היא מאבדת את הטמפרטורה, עד שהיא הופכת לסלעים בוערים.

-ביצים ועוגות להתמצק עם עלייה בטמפרטורה. באופן דומה, הרירית האף עושה אבל בגלל התייבשות. דוגמה נוספת ניתן למצוא גם צבע או דבק.

עם זאת, יש לציין כי התמצקות לא מתרחשת במקרים האחרונים כתוצאה מהקירור. לכן, העובדה כי נוזל מתקשה לא בהכרח אומר כי הוא קופא (זה לא להפחית את הטמפרטורה שלה באופן ניכר); אבל כאשר נוזל קופא, זה בסופו של דבר גיבוש.

Other you

- ההמרה של מים לקרח: זה קורה ב 0 ° C בייצור קרח, שלג או קוביות קרח.

- שעוות הנר שנמס עם הלהבה ומתמצקת שוב.

- הקפאת מזון לשימורו: במקרה זה הוא מקפיא את מולקולות המים שבתאי הבשר או הירקות.

- זכוכית נושבת: הוא נמס לצורה ולאחר מכן מחזק.

- ייצור של גלידה: בדרך כלל הם חלב כי לחזק.

- בהשגת סוכריות, אשר מותך ומוצק סוכר.

- חמאה ומרגרינה הן חומצות שומן במצב מוצק.

- מטלורגיה: בייצור מטילי או קורות או מבנים של מתכות מסוימות.

- המלט הוא תערובת של גיר טיט כי כאשר מעורבב עם מים יש את המאפיין של התקשות.

- בייצור של שוקולד, אבקת קקאו הוא מעורבב עם מים וחלב אשר, כאשר מיובש, מחזק.

הפניות

1. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. כימיה (8th ed.). CENGAGE למידה, עמ '448, 467.
2. ויקיפדיה. (2018). מקפיא מתוך: en.wikipedia.org
3. לורן א. ג'ייקובסון. (16 במאי 2008) מיצוק [PDF] נלקח מתוך: infohost.nmt.edu/
4. פיוז 'ן וביסוס. נלקח מתוך: juntadeandalucia.es
5. ד"ר קרטר. מיצוק של להמיס. נלקח מתוך: itc.gsw.edu/
6. הסבר ניסיוני של supercooling: למה המים לא להקפיא בעננים. נלקח מ: esrf.eu
7. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (22 ביוני 2018). מיצוק הגדרה ודוגמאות. נלקח מתוך: thinkco.com