FUSION: З ЧОГО СКЛАДАЄТЬСЯ, ПРИКЛАДИ ТА ЕКСПЕРИМЕНТ - ХІМІЯ - 2025

Злитий є зміна стану з твердого стану в рідке для речовини , в діапазоні температур. Якщо речовина має високий ступінь чистоти, діапазон відповідає конкретній температурі: температурі плавлення. А коли є певна ступінь домішок, температура плавлення представлена ​​діапазоном (наприклад, 120-122 ° C).

Це один з найпоширеніших фізичних процесів у природі. Тверді речовини поглинають тепло і підвищують свою температуру, поки не почнуть утворюватися перші краплі рідини. Потім інші краплі слідують за першими, і поки все тверде речовина не розтане, його температура залишається постійною.

Джерело: Піксабай

Чому? Тому що все тепло витрачається на виробництво більше рідини, а не нагрівання останньої. Тому тверда речовина і рідина мають однакову температуру і співіснують у рівновазі. Якщо теплопостачання постійне, рівновага закінчується, переходячи до повного утворення рідини.

З цієї причини, коли льодовий сталактит починає танути навесні, як тільки почалася зміна стану, вона не закінчиться, поки не буде перетворена в рідку воду. На зображенні вгорі видно, що всередині кристалів льоду плавають навіть крижані кристали.

Визначення температури плавлення невідомої речовини є відмінним тестом для її ідентифікації (до тих пір, поки вона не містить багато домішок).

Це також виявляє, наскільки сильні взаємодії між молекулами, що складають тверде тіло; чим він плавиться при більш високих температурах, тим сильнішими будуть його міжмолекулярні сили.

Що таке злиття?

Злиття складається із зміни стану від твердого до рідкого. Молекули або атоми в рідині мають більш високу середню енергію, коли вони рухаються, вібрують і обертаються з більшою швидкістю. Як наслідок, це створює збільшення міжмолекулярного простору і, отже, збільшення об’єму (хоча це не стосується води).

Оскільки в твердому тілі молекули розташовані в більш компактному розташуванні, їм не вистачає свободи в русі, і вони мають нижчу середню енергію. Для того, щоб відбувся перехід тверда рідина, молекули або атоми твердого речовини повинні вібрувати з більшою швидкістю, поглинаючи тепло.

Коли він вібрує, набір молекул відокремлюється, які збираються разом, утворюючи першу краплю. Отже, синтез - це не що інше, як плавлення твердої речовини, викликане дією тепла. Чим вище температура, тим швидше тверда речовина розтане.

Зокрема, синтез може призвести до утворення тунелів і пір у твердому тілі. Це можна продемонструвати завдяки спеціальному експерименту для дітей.

Розплави твердих сумішей і емульсій

Джерело: Піксабай

Морозиво

Плавлення відноситься до плавлення тепла речовини або суміші. Однак термін також використовувався для позначення плавлення інших речовин, які не є строго класифікованими як тверді речовини: емульсії.

Ідеальний приклад - морозиво. Вони є емульсіями замороженої води (а в деяких - кристалізованої), повітрям і жирами (молоком, вершками, какао, маслом тощо).

Морозиво плавиться або плавиться через те, що лід перевищує свою температуру плавлення, повітря починає виділятися, а рідина закінчується перетягуванням решти його компонентів.

Хімія морозива є надзвичайно складною і представляє точку інтересу та цікавості при розгляді визначення терміну синтезу.

Солодкий і солоний лід

Щодо інших твердих сумішей, не можна належним чином говорити про температуру плавлення в аналітичних цілях; тобто це не є визначальним критерієм для ідентифікації однієї чи декількох речовин. У міру, коли один компонент плавиться, інші можуть розчинятися в рідкій фазі, яка діагонально протилежна розплаву.

Наприклад, тверда льодово-цукрово-сольова суміш повністю розтане, як тільки лід почне танути. Оскільки цукор і сіль дуже розчинні у воді, вони розчинять їх, але це не означає, що цукор і сіль розплавилися.

Приклади

На кухні

Деякі поширені приклади синтезу можна знайти на кухні. Масло, шоколад, жувальна гумка та інші солодощі тануть, якщо вони отримують пряме тепло від сонця або якщо вони закриті в гарячих приміщеннях. Деякі цукерки, як зефір, навмисно розплавляють для найкращого задоволення від їх ароматів.

У багатьох рецептах зазначається, що один або кілька інгредієнтів потрібно спочатку розплавити перед додаванням. Серед цих інгредієнтів також сири, жири та мед (дуже в’язкі).

В орнаментах

Для прикраси певних просторів та предметів використовуються метали, скло та кераміка з різними конструкціями. Ці орнаменти можна побачити на терасі будівлі, у склі та мозаїці деяких стін або в предметах для продажу всередині ювелірів.

Усі складаються з матеріалів, які плавляться при дуже високій температурі, тому спочатку їх слід розплавити або розм’якшити, щоб їх обробити і надати бажані форми.

Саме тут працює розжарювання заліза, як це роблять ковалі у виробництві зброї, знарядь праці та інших предметів. Так само плавлення дозволяє отримувати сплави шляхом зварювання двох або більше металів у різних масових пропорціях.

З розплавленого скла можна створити декоративні фігури, такі як коні, лебеді, чоловіки та жінки, сувеніри для подорожей тощо.

В природі

Основні приклади плавлення в природі можна побачити в таненні айсбергів; у лаві - суміш гірських порід, розплавлених сильною спекою всередині вулканів; і в земній корі планети, де переважає наявність рідких металів, особливо заліза.

Точки плавлення найбільш поширених речовин

Нижче наведено ряд поширених речовин із відповідними температурами плавлення:

-Морозиво, 0ºC

-Парафін, 65,6ºC

-Шоколад, 15.6-36.1ºC (зауважте, що це температурний діапазон, оскільки є шоколадні цукерки, які плавляться при більш низькій або більш високій температурі)

-Пальмінова кислота, 63ºC

-Агар, 85ºC

-Фосфор, 44ºC

-Алюміній, 658ºC

-Кальцій, 851ºC

-Злато, 1083ºC

-Копер, 1083ºC

-Ірон, 1530ºC

– Ртуть, -39ºC (рідка при кімнатній температурі)

-Метановий газ, -182ºC

-Етанол, -117ºC

-Графітовий вуглець, 4073ºC

-Діамантове вугілля, 4096ºC

Як видно, метали, в основному, завдяки своїм металевим зв’язкам, мають найвищі температури плавлення. Однак вуглець перевищує їх, незважаючи на наявність ковалентних зв'язків, але при дуже стійких молекулярних композиціях.

Невеликі, неполярні молекули, такі як газ метану та етанол, не взаємодіють досить сильно, щоб залишатися твердими при кімнатній температурі.

З іншого, про силу міжмолекулярних взаємодій всередині твердого тіла можна визначити, вимірюючи його температуру плавлення. Тверда речовина, яка витримує палючі температури, повинна мати дуже стійку структуру.

Як правило, неполярні ковалентні тверді речовини мають нижчі температури плавлення, ніж полярні, іонні та металеві ковалентні тверді речовини.

Експеримент для пояснення синтезу для дітей та підлітків

Барвисті крижані куполи

Це, мабуть, один із найхудожніших та найпростіших експериментів з пояснення синтезу дітям. Тобі потрібно:

- Деякі плити, таким чином, що при замерзанні води в них утворюються куполи

- Великий лоток для забезпечення поверхні, де лід може танути, не викликаючи хаосу

-Соль (може бути найдешевшою на ринку)

-Рослинне забарвлення, і крапельниця або ложка для їх додавання

Після отримання крижаних куполів і їх розміщення на лотку, на їх поверхню додається порівняно невелика кількість солі. Сам контакт солі з льодом викличе річки води, які змочуватимуть лоток.

Це тому, що лід має високу спорідненість до солі, і виникає розчин, температура плавлення якого нижча, ніж льоду.

Потім в куполи додають кілька крапель харчового барвника. Колір буде проникати в тунелі купола і всі його пори, як перші наслідки його танення. Результат - карнавал кольорів, захоплених всередині льоду.

Нарешті, барвники змішаться у воді в лотку, подаруючи ще одне візуальне видовище маленьким глядачам.

Теплова шафа

У шафі з контрольованою температурою ряд речовин може бути поміщений у жароміцні ємності. Мета цього експерименту - показати підліткам, що кожна речовина має свою температуру плавлення.

Які речовини можна вибрати? За логікою, ні метали, ні солі не можуть потрапляти в шафу, оскільки вони плавляться при температурі вище 500ºC (шафа тане).

Тому зі списку речовин можна обрати ті, що не перевищують 100 ° C, наприклад: ртуть (якщо припустити, що шафу можна охолодити нижче -40 ° C), лід, шоколад, парафін та пальмітинова кислота.

Підлітки (і діти теж) дивилися, щоб ртуть перетворилася на чорну металеву рідину; а потім танення білого льоду, шоколадних батончиків, пальмітинової кислоти та нарешті парафінова свічка.

Щоб пояснити, чому парафін плавиться при більш високій температурі, ніж шоколад, потрібно буде проаналізувати його структури.

Якщо парафін і пальмітинова кислота є органічними сполуками, перша повинна складатися з більш важкої молекули або більш полярної молекули (або обох одночасно). Даючи пояснення таким спостереженням, можна залишити домашнім завданням для учнів.

Список літератури

1. Van't Hul J. (24 липня 2012 р.). Талий науковий експеримент з сольовою та рідкою аквареллю. Відновлено: artfulparent.com
2. Тобін, Деклан. (2018). Веселі факти про температуру плавлення для дітей. Легка наука для дітей. Відновлено з сайту: easyscienceforkids.com
3. Сара. (2015 р., 11 червня). Простий науковий експеримент для дітей: що тане на сонці? Економне задоволення для хлопчиків та дівчат Відновлено з: frugalfun4boys.com
4. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
5. h2g2. (03 жовтня 2017 р.). Точки плавлення деяких загальних речовин. Відновлено з: h2g2.com
6. Відкритий університет. (2006-08-03). Точки плавлення. Відновлено з: open.edu
7. Люмен, Хімія для не мажорів. (sf). Точка плавлення. Відновлено з :urs.lumenlearning.com
8. Гіллеспі, Клер. (13 квітня 2018 р.). Які фактори впливають на температуру плавлення? Наукові роботи. Відновлено: sciaching.com