Fúzia v tom, čo sa skladá, príklady a experiment

fúzie je to zmena stavu z pevnej látky na kvapalnú látku v teplotnom rozsahu. Ak má látka vysoký stupeň čistoty, rozpätie zodpovedá špecifickej teplote: teplote topenia. A ak existuje určitý stupeň nečistôt, bod topenia je reprezentovaný rozsahom (napríklad 120-122 ° C)..

Je to jeden z najbežnejších fyzikálnych procesov v prírode. Pevné látky absorbujú teplo a zvyšujú jeho teplotu, kým sa nezačnú tvoriť prvé kvapky kvapaliny. Potom nasledujú prvé kvapky a kým sa všetka tuhá látka neroztopí, jej teplota zostáva konštantná.

Prečo? Pretože všetko teplo je spotrebované na výrobu viac kvapaliny, namiesto ohrevu. Preto tuhá látka a kvapalina majú rovnakú teplotu a koexistujú v rovnováhe. Ak je dodávka tepla konštantná, rovnováha končí až do úplného vytvorenia kvapaliny.

Z tohto dôvodu, keď sa na jar začne topiť ľadový kvapľ, akonáhle nastane zmena stavu, neskončí sa, kým sa nezmení na tekutú vodu. Na obrázku vyššie je vidieť, že aj ľadové kryštály plávajú v závesnom závese.

Stanovenie teploty topenia neznámej látky je vynikajúcim testom na jej identifikáciu (pokiaľ neobsahuje veľa nečistôt).

To tiež ukazuje, ako silné sú interakcie medzi molekulami, ktoré tvoria tuhé látky; pričom pri vyšších teplotách budú silnejšie jeho intermolekulárne sily.

index

• 1 Čo tvorí fúzia??
  • 1.1. Roztopenie tuhých zmesí a emulzií
• 2 Príklady
  • 2.1 V kuchyni
  • 2.2 V ozdobách
  • 2.3 V prírode
• 3 Fúzne body najbežnejších látok
• 4 Experimentujte s vysvetlením fúzie pre deti a dospievajúcich
  • 4.1 Farebné ľadové kopule
  • 4.2 Tepelná skrinka
• 5 Referencie

Z čoho sa zlúčenie skladá??

Fúzia spočíva v zmene stavu z tuhej na kvapalnú. Molekuly alebo atómy v kvapaline majú vyššiu priemernú energiu, pretože sa pohybujú, vibrujú a otáčajú sa pri vyšších rýchlostiach. To má za následok zvýšenie medzimolekulového priestoru, a teda zvýšenie objemu (aj keď to nie je prípad vody)..

Rovnako ako v tuhých molekulách sú v kompaktnejšom usporiadaní, nemajú nedostatok v ich pohybe a majú nižšiu priemernú energiu. Aby nastal prechod tuhá látka-kvapalina, molekuly alebo atómy pevnej látky musia vibrovať pri vyšších rýchlostiach absorbovaním tepla.

Ako vibrujú, oddeľujú súbor molekúl, ktoré sa spoja, aby vytvorili prvú kvapku. Takže fúzia nie je nič viac ako tavenie tuhej látky spôsobené pôsobením tepla. Čím vyššia je teplota, tým rýchlejšie je fúzia pevnej látky.

Fúzia môže najmä spôsobovať tvorbu tunelov a pórov v pevnej látke. To sa dá preukázať prostredníctvom špeciálneho experimentu pre deti.

Taveniny tuhých zmesí a emulzií

Zmrzlina

Fúzia znamená tavenie látky alebo zmesi teplom. Tento termín sa však používa aj na označenie tavenia iných látok, ktoré nie sú prísne klasifikované ako tuhé látky: emulzie..

Ideálnym príkladom je zmrzlina. Sú to emulzie zmrazenej vody (av niektorých, kryštalizované) so vzduchom a tukmi (mlieko, smotana, kakao, maslo atď.).

Zmrzlina sa roztopí alebo roztaví, pretože ľad prekročí bod topenia, vzduch začne unikať a kvapalina končí ťahaním zvyšku zložiek..

Chémia zmrzliny je extrémne zložitá a predstavuje bod záujmu a zvedavosti pri zvažovaní definície fúzie.

Sladký a slaný ľad

Pokiaľ ide o iné tuhé zmesi, nie je možné správne hovoriť o teplote topenia na analytické účely; to znamená, že nie je rozhodujúcim kritériom na identifikáciu jednej alebo viacerých látok. V zmesi, keď sa taví zložka, ostatné sa môžu rozpustiť v kvapalnej fáze, ktorá je diagonálne oproti fúzii.

Napríklad tuhá zmes soli ľadu a cukru sa úplne rozpustí, akonáhle sa ľad roztopí. Keďže cukor a soľ sú veľmi rozpustné vo vode, rozpúšťa ich, ale neznamená to, že sa cukor a soľ roztavili.

Príklady

V kuchyni

Niektoré bežné príklady fúzie možno nájsť v kuchyni. Butters, čokolády, žuvačky a iné sladkosti sa roztopia, ak dostanú teplo slnka priamo, alebo ak sú zamknuté v horúcich priestoroch. Niektoré sladkosti, ako marshmallows, sú úmyselne roztavené pre najlepší pôžitok z ich chutí.

Mnohé recepty naznačujú, že jedna alebo viac zložiek sa musí pred pridaním najprv rozpustiť. Medzi tieto zložky patria aj syry, tuky a med (veľmi viskózne).

V ozdobách

Na výzdobu určitých priestorov a objektov sa používajú kovy, sklo a keramika s rôznym dizajnom. Tieto ozdoby možno vidieť na terase budovy, v kryštáloch a mozaikách niektorých stien, alebo vo výrobkoch určených na predaj vo vnútri klenotov..

Všetky sa skladajú z materiálov, ktoré sa topia pri veľmi vysokých teplotách, takže sa musia najprv roztaviť alebo zmäkčiť, aby fungovali a poskytli im požadované formy..

Toto je miesto, kde pracujete so žeravým železom, pretože kováči robia pri výrobe zbraní, nástrojov a iných predmetov. Fúzia tiež umožňuje získať zliatiny pri zváraní dvoch alebo viacerých kovov v rôznych hmotnostných pomeroch.

Z roztaveného skla môžete vytvoriť dekoratívne figúrky, ako sú kone, labute, muži a ženy, cestovné spomienky atď..

V prírode

Hlavné príklady fúzie v prírode možno vidieť v tavení ľadovcov; v láve zmes hornín roztopených intenzívnym teplom vo vnútri sopiek; a v kôre planéty, kde prevláda prítomnosť tekutých kovov, najmä železa.

Teploty topenia najbežnejších látok

Nasleduje zoznam bežných látok s príslušnými bodmi topenia: \ t

-Ľad, 0 ° C

-Parafín, 65,6 ° C

-Čokolády, 15,6-36,1 ° C (všimnite si, že sa jedná o teplotný rozsah, pretože tam sú čokolády, ktoré sa rozpúšťajú pri nižších alebo vyšších teplotách)

-Kyselina palmitová, 63 ° C

-Agar, 85 ° C

-Fosfor, 44 ° C

-Hliník, 658 ° C

-Vápnik, 851 ° C

-Zlato, 1083 ° C

-Meď, 1083 ° C

-Železo, 1530 ° C

-Ortuť, -39ºC (je kvapalná pri izbovej teplote)

-Metánový plyn, -182 ° C

-Etanol, -117 ° C

-Grafitový uhlík, 4073 ° C

-Diamantový uhlík, 4096 ° C

Ako je možné vidieť, kovy všeobecne majú vďaka svojim kovovým väzbám najvyššie teploty topenia. Uhlie ich však prekonáva napriek tomu, že majú kovalentné väzby, ale s veľmi stabilnými molekulárnymi usporiadaniami.

Malé a nepolárne molekuly, ako je metánový plyn a etanol, nemajú dostatočne silné interakcie, aby zostali v pevnom stave pri teplote miestnosti..

Zostávajúca medzimolekulová interakcia v pevnej látke môže byť odvodená z merania teploty topenia. Pevná látka, ktorá podporuje teploty popálenia, musí mať veľmi stabilnú štruktúru.

Vo všeobecnosti majú nepolárne kovalentné pevné látky nižšie teploty topenia ako polárne, iónové a kovové kovalentné pevné látky.

Experimentujte s vysvetlením fúzie pre deti a dospievajúcich

Farebné ľadové kopule

Toto je možno jeden z najvýraznejších a najjednoduchších experimentov na vysvetlenie fúzie s deťmi. Potrebujete:

-Niektoré jedlá, takým spôsobom, že pri zmrazovaní vody v nich tvoria kopuly

-Veľký zásobník, ktorý zabezpečuje povrch, na ktorom môžete ľad roztopiť bez toho, aby spôsobil zmätok

-Soľ (môže byť najlacnejšia na trhu)

-Zeleninové farbivá a kvapkadlo alebo lyžica na ich pridanie

Akonáhle sa získajú ľadové kopule a umiestnia sa na podnos, pridá sa na ich povrch relatívne malé množstvo soli. Jediný kontakt soli s ľadom spôsobí vodné toky, ktoré zmáčajú zásobník.

Je to preto, že ľad má vysokú afinitu k soli a dochádza k rozpúšťaniu, ktorého teplota topenia je nižšia ako teplota ľadu.

Potom sa do kopúl pridá niekoľko kvapiek farbiva. Farba bude prenikať tunelmi kupoly a všetkými jej pórmi, ako prvé dôsledky jej topenia. Výsledkom je farebný karneval uväznený v ľade.

Nakoniec sa farbivá zmiešajú vo vode podnosu, čím sa malým divákom dodá ďalšia vizuálna podívaná.

Tepelná skrinka

Vo vnútri skrine s kontrolovanou teplotou je možné umiestniť sériu látok do tepelne odolných nádob. Účelom tohto experimentu je ukázať, že každá látka má svoju vlastnú teplotu topenia.

Ktoré látky je možné zvoliť? Logicky, kovy alebo soli môžu vstúpiť do skrine, pretože sa topia pri teplotách nad 500 ° C (skriňa by sa roztavila).

Preto by sa zo zoznamu látok mohli vybrať tie, ktoré nepresahujú 100 ° C, napríklad: ortuť (za predpokladu, že skriňa sa môže ochladiť pod -40 ° C), ľad, čokoláda, parafín a kyselina palmitová.

Dospievajúci (a aj deti) by sledovali premenu ortuti na kovovú čiernu tekutinu; a potom roztavenie bieleho ľadu, čokoládových tyčiniek, kyseliny palmitovej a nakoniec parafínovej sviečky.

Aby sme vysvetlili, prečo sa parafín taví pri vyšších teplotách ako čokoláda, bude potrebné analyzovať jeho štruktúry.

Ak sú ako parafín, tak aj kyselina palmitová organické zlúčeniny, prvá zložka by mala pozostávať z ťažšej molekuly alebo viac polárnej molekuly (alebo oboch súčasne). Dať vysvetlenie takýchto pozorovaní by mohlo byť ponechané študentom ako domáca úloha.

referencie

1. Van't Hul J. (24. júla 2012). Experiment tavenia ľadovej vedy so soľou a tekutými vodami. Zdroj: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Fun Fakty o bod topenia pre deti. Jednoduchá veda pre deti. Zdroj: easyyscienceforkids.com
3. Sarah. (11. jún 2015). Jednoduchý vedecký experiment pre deti: Čo sa topí na Slnku? Skromná zábava pre chlapcov a dievčatá. Zdroj: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
5. h2g2. (3. októbra 2017). Teploty topenia niektorých bežných látok. Zdroj: h2g2.com
6. Otvorená univerzita. (3. augusta 2006). Body topenia. Zdroj: open.edu
7. Lumen, chémia pre nečlenov. (N. D.). Teplota topenia. Zdroj: kurzy.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13. apríl 2018). Aké faktory ovplyvňujú teplotu topenia? Sciencing. Zdroj: sciencing.com