Fusion i hvad den består af, eksempler og eksperiment
den fusion det er tilstandsændringen fra fast til væske for et stof i et temperaturområde. Hvis stoffet har en høj renhed, svarer marginen til en bestemt temperatur: smeltepunktet. Og når der er en vis grad af urenheder, er smeltepunktet repræsenteret ved en rækkevidde (for eksempel 120-122 ° C).
Det er en af de mest almindelige fysiske processer i naturen. De faste stoffer absorberer varme og hæver temperaturen, indtil de første dråber væske begynder at danne. Derefter følger andre dråber den første, og medens alt det faste stof ikke er smeltet, forbliver dets temperatur konstant.
Hvorfor? Fordi al varmen forbruges til at producere mere flydende, i stedet for at opvarme sidstnævnte. Derfor har faststoffet og væsken den samme temperatur og eksisterer i ligevægt. Hvis varmeforsyningen er konstant, slutter balancen op til den komplette væskeformation.
Af denne grund begynder en isstalaktit at smelte i foråret, når statsændringen er begyndt, vil den ikke ende, før den er omdannet til flydende vand. På billedet ovenfor kan det ses, at selv iskrystaller flyder ind i et hængende dråbe.
Bestemmelsen af smeltepunktet for et ukendt stof er en fremragende test for at identificere den (så længe den ikke indeholder mange urenheder).
Det afslører også, hvor stærke er interaktionerne mellem de molekyler, der udgør det faste stof; mens der etableres ved højere temperaturer, desto stærkere er dets intermolekylære kræfter.
indeks
- 1 Hvad består fusionen af??
- 1.1 Smelter af faste blandinger og emulsioner
- 2 Eksempler
- 2.1 i køkkenet
- 2.2 I prydningerne
- 2.3 I naturen
- 3 Fusionspunkter af de fleste almindelige stoffer
- 4 Eksperiment for at forklare fusionen for børn og unge
- 4.1 Farverige iskuler
- 4.2 Termisk skab
- 5 referencer
Hvad består fusionen af??
Fusionen består af en tilstandsændring fra fast til væske. Molekylerne eller atomerne i væsken har en højere gennemsnitlig energi, da de bevæger sig, vibrerer og roterer ved højere hastigheder. Dette resulterer i en stigning i intermolekylært rum og derfor en stigning i volumen (selv om dette ikke er tilfældet med vand).
Som i det faste stof er molekylerne i et mere kompakt arrangement, mangler de friheder i deres bevægelse, og de har en lavere gennemsnitlig energi. For at fast-væskeovergangen skal forekomme, skal molekylerne eller atomerne af det faste stof vibrere ved højere hastigheder ved at absorbere varme.
Når de vibrerer, adskiller de et sæt molekyler, der kommer sammen for at danne det første dråbe. Og så er fusionen ikke mere end en smeltning af det faste stof forårsaget af varmeens virkning. Jo højere temperaturen er, des hurtigere fusionen af det faste stof.
Fusionen kan især give anledning til dannelsen af tunneller og porer i det faste stof. Dette kan demonstreres gennem et dedikeret eksperiment for børn.
Smelter af faste blandinger og emulsioner
Isen
Fusion henviser til smeltning af et stof eller en blanding ved varme. Udtrykket er dog også brugt til at referere til smeltning af andre stoffer, der ikke strengt klassificeres som faste stoffer: emulsioner.
Det ideelle eksempel ligger i is. De er emulsioner af frosset vand (og i nogle, krystalliseret) med luft og fedtstoffer (mælk, fløde, kakao, smør osv.).
Isen smelter eller smelter, fordi isen overskrider dets smeltepunkt, luften begynder at flygte, og væsken ender med at trække resten af dens komponenter.
Isens kemi er ekstremt kompleks og repræsenterer et interessepunkt og nysgerrighed, når man overvejer definitionen af fusion.
Sød og salt is
Med hensyn til andre faste blandinger kan man ikke korrekt tale om et smeltepunkt til analytiske formål; det vil sige, det er ikke et afgørende kriterium at identificere et eller flere stoffer. I en blanding, når en komponent smelter, kan de andre opløses i væskefasen, som er diagonalt modsat en fusion.
For eksempel smelter en fast blanding af is-sukker-salt fuldstændigt, så snart isen smelter. Da sukker og salt er meget opløselige i vand, vil det opløse dem, men det betyder ikke, at sukker og salt har smeltet.
eksempler
I køkkenet
Nogle almindelige eksempler på fusion kan findes inden i køkkenet. Butter, chokolade, tyggegummi og andre slik smelter, hvis de modtager solens varme direkte, eller hvis de er låst i varme rum. Nogle slik, som marshmallows, smøres forsætligt for den bedste nydelse af deres smag.
Mange opskrifter angiver, at en eller flere ingredienser skal smelte før de tilsættes. Ost, fedt og honning (meget viskøs) er også blandt disse ingredienser.
I ornamentationer
At dekorere visse rum og genstande anvendes metaller, glas og keramik med forskellige designs. Disse prydninger kan ses på terrassen i en bygning, i krystaller og mosaikker af nogle vægge eller i artikler til salg inde i smykkerne.
Alle er sammensat af materialer, der smelter ved meget høje temperaturer, så de skal først smelte eller blødere til arbejde og give dem de ønskede former.
Her arbejder du med glødelamper, som smede gør ved fremstilling af våben, værktøjer og andre genstande. Fusionen muliggør også opnåelsen af legeringerne ved svejsning af to eller flere metaller i forskellige massedele.
Fra smeltet glas kan du oprette dekorative figurer som heste, svaner, mænd og kvinder, rejseminner osv..
I naturen
De vigtigste eksempler på fusion i naturen kan ses ved smeltning af isbjerge; i lava smeltet en blanding af klipper af den intense varme inde i vulkanerne; og i jordens skorpe, hvor tilstedeværelsen af flydende metaller dominerer, især jern.
Smeltepunkter af de fleste almindelige stoffer
Følgende er en liste over almindelige stoffer med deres respektive smeltepunkter:
-Is, 0ºC
-Paraffin, 65,6 ° C
-Chokolade, 15,6-36,1ºC (bemærk at det er et temperaturområde, fordi der er chokolader der smelter ved lavere eller højere temperaturer)
-Palmitinsyre, 63 ° C
-Agar, 85ºC
-Fosfor, 44ºC
-Aluminium, 658ºC
-Calcium, 851ºC
-Guld, 1083ºC
-Kobber, 1083ºC
-Jern, 1530ºC
-Kviksølv, -39ºC (det er flydende ved stuetemperatur)
-Metangas, -182ºC
-Ethanol, -117ºC
-Grafitcarbon, 4073ºC
-Diamant kulstof, 4096ºC
Som det kan ses, har metaller generelt på grund af deres metalbindinger de højeste smeltepunkter. Kul overvinder dem på trods af at de har kovalente bindinger, men med meget stabile molekylære arrangementer.
Små og apolære molekyler, såsom methangas og ethanol, har ingen interaktioner, der er stærke nok til at forblive i fast tilstand ved stuetemperatur.
For resten kan styrken af intermolekylære interaktioner inden for det faste stof udledes ved at måle dens smeltepunkt. Et fast stof, som understøtter brændende temperaturer, skal have en meget stabil struktur.
I almindelighed har apolære kovalente faste stoffer lavere smeltepunkter end polære, ioniske og metalliske kovalente faste stoffer.
Eksperiment for at forklare fusionen for børn og unge
Farverige is kupler
Dette er måske et af de mest kunstneriske og enkle forsøg til at forklare fusion til børn. Du har brug for:
-Nogle retter, på en sådan måde, at når de fryser vandet i dem, danner de kupler
-En stor bakke for at sikre en overflade, hvor du kan smelte isen uden at forårsage kaos
-Salt (kan være den billigste på markedet)
-Vegetabilske farvestoffer, og en dråber eller ske til at tilføje dem
Når iskaverne er blevet opnået og anbragt på bakken, tilsættes en relativt lille mængde salt til deres overflade. Den eneste kontakt af saltet med isen vil forårsage vandløb, der vil vådte bakken.
Dette skyldes at isen har en høj affinitet for salt, og der opstår en opløsning, hvis smeltepunkt er lavere end for isen.
Dernæst føjes et par dråber farvestof til kuplerne. Farven vil trænge ind i tunnellerne af kuplen og alle dets porer, som de første konsekvenser af dens smeltning. Resultatet er et farverigt karneval fanget inde i isen.
Endelig blandes farvestofferne i vandet i bakken, hvilket giver et andet synligt skuespil til de små tilskuere.
Termisk skab
Inde i et skab med kontrolleret temperatur kan en række stoffer placeres i varmebestandige beholdere. Formålet med dette forsøg er at vise teenagere at hvert stof har sit eget smeltepunkt.
Hvilke stoffer kan vælges? Logisk kan metaller eller salte komme ind i kabinettet, da de smelter ved temperaturer over 500 ° C (kabinettet smelter).
Derfor kan man vælge fra listen over stoffer, der ikke overstiger 100 ° C, for eksempel: kviksølv (forudsat at kabinettet kan afkøles under -40 ° C), is, chokolade, paraffin og palmitinsyre.
Teenagere (og børn også) ville se kviksølv blive en metallisk sort væske; og derefter smeltningen af hvid is, chokoladebjælker, palmitinsyre og endelig paraffinlys.
For at forklare, hvorfor paraffin smelter ved højere temperaturer end chokolade, vil det være nødvendigt at analysere dets strukturer.
Hvis både paraffin og palmitinsyre er organiske forbindelser, skal den førstnævnte bestå af et tungere molekyle eller et mere polært molekyle (eller begge på samme tid). At give en forklaring på sådanne observationer kunne efterlades som lektier til eleverne.
referencer
- Van't Hul J. (24. juli 2012). Smeltende isvidenskabsforsøg med salt og flydende akvareller. Hentet fra: artfulparent.com
- Tobin, Declan. (2018). Sjove fakta om smeltepunkt for børn. Nem videnskab for børn. Hentet fra: easyscienceforkids.com
- Sarah. (11. juni 2015). Simple Science Experiment for Kids: Hvad smelter i solen? Frugal sjov for drenge og piger. Hentet fra: frugalfun4boys.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning.
- h2g2. (3. oktober 2017). Smeltepunkter af nogle almindelige stoffer. Hentet fra: h2g2.com
- Det åbne universitet. (3. august 2006). Smeltepunkter. Hentet fra: open.edu
- Lumen, Kemi til ikke-majors. (N.D.). Smeltepunkt Hentet fra: courses.lumenlearning.com
- Gillespie, Claire. (13. april 2018). Hvilke faktorer påvirker smeltepunktet? Sciencing. Hentet fra: sciencing.com