Titik pemadaman dan contoh pemejalan

The pemecahan ia adalah perubahan yang mengalami pengalaman cecair apabila ia melewati fasa pepejal. Cecair boleh menjadi bahan tulen atau campuran. Juga, perubahan mungkin disebabkan oleh kejatuhan suhu atau sebagai akibat tindak balas kimia.

Bagaimana fenomena ini dapat dijelaskan? Secara visual, cecair mula menjadi bertembung atau mengeras, sehingga ia berhenti mengalir dengan bebas. Walau bagaimanapun, pemejalan sebenarnya terdiri daripada satu siri langkah yang berlaku pada skala mikroskopik.

Contoh pemejalan adalah gelembung cair yang membeku. Dalam imej di atas, anda dapat melihat bagaimana gelembung membeku apabila menyentuh salji. Apakah bahagian gelembung yang mula menguatkan? Yang bersentuhan langsung dengan salji. Salji berfungsi sebagai sokongan di mana molekul gelembung dapat ditampung.

Pemantapan cepat dicetuskan dari bahagian bawah gelembung. Ini dapat dilihat dalam "pinus kaca" yang meliputi seluruh permukaan. Pine ini mencerminkan pertumbuhan kristal, yang tidak lebih daripada susunan molekul teratur dan simetri.

Untuk pemecahan itu berlaku, zarah-zarah cecair itu boleh diatur sedemikian rupa sehingga mereka berinteraksi antara satu sama lain. Interaksi ini semakin kuat apabila suhu berkurangan, yang mempengaruhi kinetik molekul; iaitu, mereka menjadi perlahan dan menjadi sebahagian daripada kristal.

Proses ini dikenali sebagai penghabluran, dan kehadiran nukleus (agregat kecil zarah) dan sokongan mempercepatkan proses ini. Apabila cecair telah mengkristal, ia kemudian dikatakan telah menguatkan atau membeku.

Indeks

• 1 Enthalpy pemejalan
  • 1.1 Kenapa suhu tetap berterusan dalam pemejalan?
• 2 titik beku
  • 2.1 Tahap pemantapan dan lebur
  • 2.2 Molecular ordering
• 3 Supercooling
• 4 Contoh pemejalan
• 5 Rujukan

Enthalpy pemejalan

Tidak semua bahan menguatkan pada suhu yang sama (atau di bawah rawatan yang sama). Ada juga "membeku" di atas suhu bilik, seperti yang berlaku dengan pepejal dengan titik lebur yang tinggi. Ini bergantung pada jenis zarah yang membentuk pepejal atau cecair.

Dalam pepejal, mereka berinteraksi dengan kukuh dan kekal bergetar dalam kedudukan yang tetap di dalam ruang, tanpa kebebasan bergerak dan dengan jumlah yang ditetapkan, manakala dalam cecair, dapat bergerak sebagai banyak lapisan yang bergerak atas satu sama lain, berkongsi jumlah bekas yang mengandunginya.

Padat memerlukan tenaga haba untuk lulus ke fasa cair; Dalam erti kata lain, ia memerlukan haba. Haba diperolehi daripada persekitarannya, dan jumlah minimum yang menyerap untuk menjana cecair pertama cecair dikenali sebagai haba terpendam peleburan (ΔHf).

Sebaliknya, cecair mesti melepaskan haba ke persekitarannya untuk memerintahkan molekulnya dan mengkristal dalam fasa pepejal. Haba yang dilepaskan ialah, haba terpendam pemejalan atau pembekuan (ΔHc). Kedua-dua ΔHf dan ΔHc sama dengan magnitud tetapi dengan arah yang bertentangan; yang pertama membawa tanda positif, dan tanda negatif kedua.

Kenapa suhu tetap berterusan dalam pemejalan?

Pada masa tertentu cecair mula membekukan, dan termometer menunjukkan suhu T. Walaupun ia tidak sepenuhnya padat, T tetap malar. Oleh kerana ΔHc mempunyai tanda negatif, ia terdiri daripada proses eksotermik yang melepaskan haba.

Oleh itu, termometer akan membaca haba yang dilepaskan oleh cecair semasa perubahan fasa, menahan penurunan suhu yang dikenakan. Sebagai contoh, jika anda meletakkan bekas yang mengandungi cecair di dalam mandi ais. Oleh itu, T tidak berkurang sehingga pemejalan selesai secara keseluruhannya.

Unit manakah yang mengiringi pengukuran haba ini? Biasanya kJ / mol atau J / g. Ini ditafsirkan sebagai berikut: kJ atau J adalah jumlah haba yang memerlukan 1 mol cecair atau 1 g untuk dapat menyejukkan atau menguatkan.

Bagi kes air, sebagai contoh, ΔHc bersamaan dengan 6.02 kJ / mol. Iaitu, 1 mol air tulen perlu melepaskan 6.02 kJ haba untuk dapat membekukan, dan haba ini adalah yang mengekalkan suhu tetap dalam proses. Begitu juga, 1 mol ais perlu menyerap 6.02 kJ haba untuk mencairkan.

Titik beku

Pada suhu yang tepat di mana proses berlaku, ia dikenali sebagai titik pemejalan (Tc). Ini berbeza-beza dalam semua bahan bergantung kepada betapa kuatnya interaksi antara intermolecular mereka dalam pepejal.

Kesucian juga merupakan pembolehubah yang penting, kerana pepejal yang tidak suci tidak menguatkan pada suhu yang sama sebagai yang murni. Di atas dikenali sebagai penurunan titik beku. Untuk membandingkan titik pemadaman bahan yang diperlukan untuk digunakan sebagai rujukan yang secukupnya.

Walau bagaimanapun, yang sama tidak boleh digunakan untuk penyelesaian, seperti dalam hal aloi logam. Untuk membandingkan mata pemadaman mereka harus dipertimbangkan campuran dengan perkadaran jisim yang sama; iaitu, dengan kepekatan yang sama dari komponennya.

Sudah tentu, titik pemadatan adalah kepentingan saintifik dan teknologi yang sangat penting berkaitan dengan aloi dan jenis bahan lain. Ini kerana, mengawal masa dan bagaimana ia sejuk, anda boleh mendapatkan beberapa sifat fizikal yang diingini atau mengelakkan yang tidak sesuai untuk aplikasi tertentu.

Oleh sebab itu, pemahaman dan kajian konsep ini sangat penting dalam metalurgi dan mineralogi, serta dalam sains lain yang merit pembuatan dan mencirikan bahan.

Titik pemantapan dan lebur

Teoretik Tc sepatutnya sama dengan suhu atau titik lebur (Tf). Bagaimanapun, ini tidak selalu berlaku untuk semua bahan. Alasan utama adalah, pada pandangan pertama, lebih mudah mengganggu molekul pepejal daripada untuk memerintahkan mereka daripada cecair.

Oleh itu, ia lebih disukai dalam praktik untuk menggunakan Tf secara kualitatif mengukur kemurnian sebatian. Sebagai contoh, jika sebatian X mempunyai banyak kekotoran, maka Tfnya akan jauh lebih jauh daripada X tulen berbanding yang lain dengan kesucian yang lebih tinggi.

Pesanan molekul

Seperti yang telah dikatakan setakat ini, pemejalan terus berlaku kepada penghabluran. Sesetengah bahan, memandangkan sifat molekul mereka dan interaksi mereka, memerlukan suhu yang sangat rendah dan tekanan tinggi untuk dapat menguatkan.

Sebagai contoh, nitrogen cair diperoleh pada suhu di bawah -196ºC. Untuk menguatkannya, ia perlu untuk menyejukkannya lagi, atau untuk meningkatkan tekanan ke atasnya, memaksa molekul N dengan cara ini.₂ untuk berkumpul bersama untuk menghasilkan nuklealis penghabluran.

Hal yang sama boleh dipertimbangkan untuk gas lain: oksigen, argon, fluorin, neon, helium; dan untuk yang paling melampau semua, hidrogen, yang fasa pepejalnya telah menimbulkan banyak minat untuk potensi hartanah yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Sebaliknya, kes yang paling terkenal ialah ais kering, yang tidak lebih dari CO₂ yang mana wap putih disebabkan oleh sublimasi yang sama pada tekanan atmosfera. Ini telah digunakan untuk mencipta kabus dalam senario.

Untuk sebatian untuk menguatkan tidak bergantung hanya pada Tc, tetapi juga pada tekanan dan pembolehubah lain. Lebih kecil molekul (H₂) dan kelemahan interaksi mereka, semakin sukar bagi mereka untuk bergerak ke keadaan pepejal.

Overcooling

Cecair, sama ada bahan atau campuran, akan mula membekukan pada suhu di titik pemejalan. Walau bagaimanapun, dalam keadaan tertentu (seperti kesucian yang tinggi, masa penyejukan yang perlahan atau persekitaran yang sangat bertenaga), cecair boleh bertolak ansur dengan suhu yang lebih rendah tanpa pembekuan. Ini dipanggil supercooling.

Belum ada penjelasan mutlak tentang fenomena itu, tetapi teori itu berpendapat bahawa semua pembolehubah yang menghalang pertumbuhan nukleus penghabluran mempromosikan overcooling.

Mengapa? Kerana kristal besar terbentuk dari nukleus selepas menambah molekul sekitar kepada mereka. Jika proses ini terhad, walaupun suhu di bawah Tc, cecair akan tetap tidak berubah, seperti yang berlaku dengan titisan kecil yang membentuk dan menjadikan awan kelihatan di langit.

Semua cecair supercooled metastable, iaitu, mereka mudah terdedah kepada gangguan luaran yang sedikit. Sebagai contoh, jika mereka menambah sekeping ais kecil, atau menggoncang mereka sedikit, mereka akan membeku serta-merta, yang menghasilkan eksperimen yang menghiburkan dan mudah dilakukan..

Contoh penyatuan

-Walaupun tidak benar, gelatin adalah contoh proses pemejalan dengan penyejukan.

-Kaca cair digunakan untuk membuat dan merekabentuk banyak objek, yang selepas menyejukkan, mengekalkan bentuk terakhir yang ditetapkan.

-Sama seperti gelembung membeku apabila bersentuhan dengan salji, botol soda mungkin mengalami proses yang sama; dan jika ia menjadi supercooled, pembekuannya akan serta-merta.

-Apabila lava meletus dari gunung berapi yang menutupi permukaannya atau permukaan bumi, ia menjadi kuat apabila ia kehilangan suhu, sehingga ia berubah menjadi batuan beku.

-Telur dan kek kukuh dengan peningkatan suhu. Begitu juga mukosa hidung tetapi kerana dehidrasi. Contoh lain juga boleh didapati dalam cat atau gam.

Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa pemejalan tidak berlaku dalam kes-kes yang terakhir akibat penyejukan. Oleh itu, hakikat bahawa pemadatan cecair tidak semestinya bermakna ia membeku (ia tidak mengurangkan suhunya secara mendalam); tetapi apabila cecair membeku, ia akhirnya menguatkan.

Lain-lain:

- Penukaran air ke ais: ini berlaku pada 0 ° C yang menghasilkan ais, salji atau kiub ais.

- Lilin lilin yang dicairkan dengan api dan menegaskan lagi.

- Pembekuan makanan untuk pemeliharaannya: dalam hal ini ia membeku molekul air di dalam sel-sel daging atau sayuran.

- Kaca meniup: ia cair untuk membentuk dan kemudian menguatkan.

- Pengeluaran ais krim: biasanya mereka tenusu yang menguatkan.

- Dalam mendapatkan gula-gula, gula yang cair dan padat.

- Mentega dan marjerin adalah asid lemak dalam keadaan pepejal.

- Metalurgi: dalam pembuatan jongkong atau rasuk atau struktur logam tertentu.

- Simen adalah campuran batu kapur dan tanah liat yang apabila dicampurkan dengan air mempunyai hakisan.

- Dalam pembuatan coklat, serbuk koko dicampurkan dengan air dan susu yang, apabila dikeringkan, padat.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). Pembelajaran Cengage, ms 448, 467.
2. Wikipedia. (2018). Pembekuan Diambil dari: en.wikipedia.org
3. Loren A. Jacobson. (16 Mei 2008) Pengukuhan [PDF] Diambil dari: infohost.nmt.edu/
4. Fusion dan pemejalan. Diambil dari: juntadeandalucia.es
5. Dr. Carter. Pengukuhan cair. Diambil dari: itc.gsw.edu/
6. Penjelasan eksperimen tentang supercooling: mengapa air tidak membekukan di awan. Diambil dari: esrf.eu
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun, 2018). Definisi dan Contoh Pengukuhan. Diambil dari: thoughtco.com