Stivelse størkningspunkt og eksempler



den størkning Det er forandringen som en væske opplever når den passerer til den faste fasen. Væsken kan være en ren substans eller en blanding. Endringen kan også skyldes et fall i temperatur eller som et resultat av en kjemisk reaksjon.

Hvordan kan dette fenomenet forklares? Visuelt begynner væsken å bli forstenet eller herdet, til det punkt at den slutter å flyte fritt. Styrkelse består egentlig av en rekke trinn som oppstår ved mikroskopiske skalaer.

Et eksempel på størkning er en flytende boble som fryser. På bildet over kan du se hvordan en boble fryser når den treffer snøen. Hva er delen av boblen som begynner å størkne? Det som er i direkte kontakt med snøen. Snøen fungerer som en støtte som boblemolekylene kan innkvarteres på.

Stivelse utløses raskt fra bunnen av boblen. Dette kan ses i "glasspine" som strekker seg til å dekke hele overflaten. Disse furuene gjenspeiler veksten av krystaller, som ikke er noe mer enn ordnede og symmetriske arrangementer av molekylene.

For at størkningen skal skje, er det nødvendig at partiklene av væsken kan anordnes på en slik måte at de samhandler med hverandre. Disse interaksjonene blir sterkere ettersom temperaturen avtar, noe som påvirker molekylær kinetikk; det vil si at de blir langsommere og blir en del av krystallet.

Denne prosessen er kjent som krystallisering, og tilstedeværelsen av en kjerne (små partikler av partikler) og en støtte akselererer denne prosessen. Når væsken har krystallisert, er det da sagt at den har størknet eller frosset.

index

  • 1 Enthalpy av størkning
    • 1.1 Hvorfor temperaturen forblir konstant i størkning?
  • 2 Frysepunkt
    • 2.1 Stivelse og smeltepunkt
    • 2.2 Molekylær bestilling
  • 3 Superkjøling
  • 4 Eksempler på størkning
  • 5 referanser

Enthalpy of solidification

Ikke alle stoffer stivner ved samme temperatur (eller under samme behandling). Noen "fryser" over romtemperatur, som det skjer med faste stoffer med høyt smeltepunkt. Dette avhenger av typen partikler som utgjør det faste stoffet eller væsken.

I den faste, de interagerer sterkt og forbli vibrerer i faste posisjoner i rommet, uten bevegelsesfrihet og med definert volum, mens i den væske, er i stand til å bevege seg så mange lag som beveger seg over hverandre, opptar volumet beholder som inneholder den.

Faststoffet krever at termisk energi passerer til væskefasen; Med andre ord, det trenger varme. Varmen er oppnådd fra omgivelsene, og minimumsbeløpet som absorberer for å generere den første dråpen væske er kjent som latent fusjonsvarme (ΔHf).

På den annen side må væsken frigjøre varme til omgivelsene for å bestille molekylene og krystallisere i fastfasen. Varmemassen som frigjøres er så den latente varme av størkning eller frysing (ΔHc). Både ΔHf og ΔHc er like i størrelse, men med motsatte retninger; den første bærer et positivt tegn, og det andre negative tegnet.

Hvorfor temperaturen forblir konstant i størkningen?

På et visst tidspunkt begynner væsken å fryse, og termometeret viser en temperatur T. Selv om den ikke er helt størknet, forblir T konstant. Siden ΔHc har et negativt tegn, består det av en eksoterm prosess som gir varme ut.

Derfor vil termometeret lese varmen som frigjøres av væsken under dens faseforandring, motvirke temperaturfallet som påføres. For eksempel, hvis du setter beholderen som inneholder væsken inne i et isbad. Dermed reduseres ikke T til størkningen er fullstendig i sin helhet.

Hvilke enheter følger disse målingene av varme? Vanligvis kJ / mol eller J / g. Disse tolkes som følger: kJ eller J er mengden varme som krever 1 mol væske eller 1 g for å kunne avkjøle eller størkne.

For eksempel med vann er ΔHc lik 6,02 kJ / mol. Det vil si at 1 mol rent vann trenger å frigjøre 6,02 kJ varme for å kunne fryse, og denne varmen er det som holder temperaturen konstant i prosessen. På samme måte må 1 mol is absorbere 6,02 kJ varme for å smelte.

Frysepunkt

Ved den nøyaktige temperaturen der prosessen oppstår, er den kjent som solidifiseringspunktet (Tc). Dette varierer i alle stoffer avhengig av hvor sterk deres intermolekylære interaksjoner er i det faste stoffet.

Renhet er også en viktig variabel, siden et uren faststoff ikke størkner ved samme temperatur som en ren. Ovenstående er kjent som frysepunktdråpe. For å sammenligne stivelsespunktene til et stoff er det nødvendig å bruke som en referanse det som er så rent som mulig.

Det samme kan imidlertid ikke søktes for løsninger, som i tilfelle av metalllegeringer. For å sammenligne deres størkning, bør poeng anses som blandinger med like masseproportjoner; det vil si med identiske konsentrasjoner av komponentene.

Sikkert soliditetspunktet har stor vitenskapelig og teknologisk interesse med hensyn til legeringer og andre varianter av materialer. Dette skyldes at kontrollen av tiden og hvordan de er avkjølte, kan du få noen ønskelige fysiske egenskaper eller unngå de uhensiktsmessige for bestemt anvendelse.

Av denne grunn er forståelsen og studiet av dette konseptet av stor betydning innen metallurgi og mineralogi, samt i annen vitenskap som fortjener produksjon og karakteriserer et materiale.

Stivelse og smeltepunkt

Teoretisk sett bør Tc være lik temperaturen eller smeltepunktet (Tf). Dette gjelder imidlertid ikke alltid for alle stoffer. Hovedårsaken er at ved første øyekast det er lettere å forstyrre molekylene i det faste stoffet enn å bestille de av væsken.

Derfor er det i praksis foretrukket å ty til Tf for å kvalitativt måle renheten til en forbindelse. For eksempel, hvis en forbindelse X har mange urenheter, vil dens Tf være fjernere enn den for ren X sammenlignet med en annen med høyere renhet.

Molekylær bestilling

Som det har blitt sagt så langt, fortsetter størkningen til krystallisering. Noen stoffer, gitt naturen til deres molekyler og deres interaksjoner, krever meget lave temperaturer og høye trykk for å kunne størkne.

For eksempel oppnås flytende nitrogen ved temperaturer under -196ºC. For å størkne det, ville det være nødvendig å avkjøle det enda mer, eller for å øke trykket på det, tvinge N-molekylene på denne måten.2 å gruppere sammen for å skape krystalliseringskjerner.

Det samme kan vurderes for andre gasser: oksygen, argon, fluor, neon, helium; og for den mest ekstreme av alle, hydrogen, hvis faste fase har vekket stor interesse for sine potensielle hidtil usete egenskaper.

På den annen side er det mest kjente tilfellet det tørr is, som ikke er noe mer enn CO2 hvis hvite damper skyldes sublimering av det samme ved atmosfærisk trykk. Disse har blitt brukt til å gjenskape seg i scenariene.

For en sammensetning for størkning er ikke bare avhengig av Tc, men også på trykket og andre variabler. Jo mindre molekylene (H2) og jo svakere deres interaksjoner, jo vanskeligere vil det være å få dem til å flytte til fast tilstand.

kjøling

Væsken, enten et stoff eller en blanding, vil begynne å fryse ved temperaturen på størkningspunktet. Imidlertid kan væsken under visse forhold (for eksempel høy renhet, langsom avkjølingstid eller et meget energisk miljø) tåle lavere temperaturer uten frysing. Dette kalles superkjøling.

Det er ikke en absolutt forklaring på fenomenet, men teorien fastslår at alle de variablene som hindrer veksten av krystalliseringskjerner, fremmer overkjøling.

Hvorfor? Fordi store krystaller dannes fra kjernene etter å ha tilsatt omgivende molekyler til dem. Hvis denne prosessen er begrenset, selv om temperaturen er under Tc, vil væsken forbli uendret, som skjer med de små dråpene som gjør opp og gjør skyene synlige i himmelen.

Alle superkjølte væsker er metastabile, det vil si at de er utsatt for den minste ekstern forstyrrelse. For eksempel, hvis de legger til et lite stykke is eller rist dem litt, vil de fryses umiddelbart, noe som resulterer i et underholdende og lett å utføre eksperiment..

Stivelseseksempler

-Selv om det ikke er riktig et solidt, er gelatin et eksempel på en størkningsprosess ved avkjøling.

-Det smeltede glasset brukes til å lage og designe mange gjenstander, som etter avkjøling beholder sine endelige definerte former.

-Akkurat som boblen frøs på kontakt med snøen, kan en brusflaske lide den samme prosessen; og hvis den er superkjølt, vil frysingen være øyeblikkelig.

-Når lava går ut av vulkanene som dekker kantene eller jordens overflate, størkner det seg når det taper temperatur, til det blir til stiftete bergarter.

-Egg og kaker stivner med en økning i temperaturen. På samme måte gjør neseslimhinnen, men på grunn av dehydrering. Et annet eksempel kan også finnes i maling eller lim.

Det skal imidlertid bemerkes at størkning ikke forekommer i sistnevnte tilfeller som følge av avkjøling. Derfor betyr det faktum at en væske stivner ikke nødvendigvis at den fryser (det reduserer ikke temperaturen betydelig); men når en væske fryser, ender den opp med å størkne.

annet:

- Omdannelsen av vann til is: Dette skjer ved 0 ° C og produserer is, snø eller isbiter.

- Stearinvokset som smelter med flammen og stivner igjen.

- Frysing av mat til bevaring: I dette tilfellet fryser vannmolekylene inne i kjøttet av kjøttene eller grønnsakene.

- Det blåser glasset: det smelter i form og størkner deretter.

- Fremstilling av iskrem: Vanligvis er de meieri som størkner.

- Ved å skaffe candy, som er smeltet og størknet sukker.

- Smør og margarin er fettsyrer i fast tilstand.

- Metallurgi: Ved fremstilling av ingots eller bjelker eller strukturer av visse metaller.

- Sementet er en blanding av kalkstein og leire som ved blanding med vann har egenskapen til herding.

- Ved fremstilling av sjokolade blandes kakaopulver med vann og melk som, når den tørkes, størkner.

referanser

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning, s. 448, 467.
  2. Wikipedia. (2018). Frysing. Hentet fra: en.wikipedia.org
  3. Loren A. Jacobson. (16. mai 2008) Størkning. [PDF]. Hentet fra: infohost.nmt.edu/
  4. Fusjon og størkning. Tatt fra: juntadeandalucia.es
  5. Dr. Carter. Stivelse av en smelte. Hentet fra: itc.gsw.edu/
  6. Eksperimentell forklaring på superkjøling: hvorfor vann ikke fryser i skyene. Hentet fra: esrf.eu
  7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. juni 2018). Fastgjøringsdefinisjon og eksempler. Hentet fra: thoughtco.com