De fusion är tillståndsförändringen från fast till vätska för ett ämne över ett temperaturintervall. Om ämnet har en hög renhetsgrad, motsvarar intervallet en specifik temperatur: smältpunkten. Och när det finns en viss grad av orenheter representeras smältpunkten av ett område (till exempel 120-122 ° C).
Det är en av de vanligaste fysiska processerna i naturen. Torrt ämne absorberar värme och höjer temperaturen tills de första vätskedropparna börjar bildas. Sedan följer andra droppar de första, och så länge allt fast ämne inte har smält förblir temperaturen konstant..
Varför? Eftersom all värme förbrukas för att producera mer vätska, istället för att värma upp den senare. Därför har fastämnet och vätskan samma temperatur och samexisterar i jämvikt. Om värmetillförseln är konstant kommer jämvikten att flytta till den fullständiga vätskebildningen.
Av denna anledning, när en isstalaktit börjar smälta på våren, när tillståndsförändringen har börjat slutar den inte förrän den har förvandlats till flytande vatten. På bilden ovan kan man se att även vissa iskristaller flyter inuti en hängande droppe.
Att bestämma smältpunkten för en okänd substans är ett utmärkt test för att identifiera den (så länge den inte innehåller många orenheter).
Det avslöjar också hur stark interaktionen är mellan molekylerna som utgör det fasta ämnet; när den smälter vid högre temperaturer, desto starkare blir dess intermolekylära krafter.
Artikelindex
Fusion består av en förändring av tillstånd från fast till flytande. Molekylerna eller atomerna i vätskan har en högre genomsnittlig energi när de rör sig, vibrerar och roterar vid högre hastigheter. Detta skapar som en följd en ökning av det intermolekylära utrymmet och därför en volymökning (även om detta inte är fallet med vatten).
Som i det fasta ämnet har molekylerna ett mer kompakt arrangemang, de saknar frihet i sin rörelse och de har en lägre genomsnittlig energi. För att övergången mellan fast och vätska ska inträffa måste fastämnets molekyler eller atomer vibrera vid högre hastigheter genom att absorbera värme..
När den vibrerar separeras en uppsättning molekyler som sammanfogas för att bilda den första droppen. Och så är fusion inget annat än en smältning av det fasta ämnet som orsakas av effekten av värme. Ju högre temperatur desto snabbare smälter fastämnet.
I synnerhet kan fusion leda till bildandet av tunnlar och porer i fastämnet. Detta kan demonstreras genom ett särskilt experiment för barn.
Smältning avser värmesmältning av ett ämne eller en blandning. Men termen har också använts för att hänvisa till smältning av andra ämnen som inte klassificeras strikt som fasta ämnen: emulsioner.
Det perfekta exemplet är glass. De är emulsioner av fryst vatten (och i vissa kristalliserade), med luft och fetter (mjölk, grädde, kakao, smör, etc.).
Glassen smälter eller smälter på grund av att isen överstiger dess smältpunkt, luften börjar fly och vätskan hamnar i resten av dess komponenter.
Glasskemi är extremt komplex och representerar en intressant plats och nyfikenhet när man överväger definitionen av fusion.
När det gäller andra fasta blandningar kan man inte ordentligt tala om en smältpunkt för analytiska ändamål; det vill säga det är inte ett avgörande kriterium för att identifiera ett eller flera ämnen. I en blandning, när en komponent smälter, kan de andra lösas upp i vätskefasen, som är diagonalt motsatt en fusion..
Till exempel smälter en fast is-socker-saltblandning helt så snart isen börjar smälta. Eftersom socker och salt är mycket lösliga i vatten kommer det att lösa upp dem, men det betyder inte att sockret och saltet har smält..
Några vanliga exempel på fusion finns i köket. Smör, choklad, tuggummi och annat godis smälter om de får direkt solvärme eller om de är inneslutna i heta utrymmen. Vissa sötsaker, som marshmallows, smälts avsiktligt för att njuta av deras smak.
Många recept säger att en eller flera ingredienser först måste smälta innan de tillsätts. Ostar, fetter och honung (mycket viskös) är också bland dessa ingredienser.
För att dekorera vissa utrymmen och föremål används metaller, glas och keramik med olika mönster. Dessa utsmyckningar kan ses på en byggnads terrass, i vissa väggars glas och mosaik eller i föremål som säljs i juvelerare.
De består alla av material som smälter vid mycket höga temperaturer, så de måste först smälta eller mjukas för att kunna bearbeta dem och ge dem önskade former.
Det är här då glödjärn bearbetas, som smeder gör vid tillverkning av vapen, verktyg och andra föremål. På samma sätt tillåter fusion erhållning av legeringar genom svetsning av två eller flera metaller i olika massproportioner..
Från smält glas kan du skapa dekorativa figurer som hästar, svanar, män och kvinnor, resesouvenirer etc..
De viktigaste exemplen på smältning i naturen kan ses vid smältning av isberg; i lava, en blandning av stenar smält av den intensiva värmen inuti vulkaner; och i jordskorpan, där närvaron av flytande metaller dominerar, särskilt järn.
Nedan listas ett antal vanliga ämnen med respektive smältpunkter:
-Is, 0ºC
-Paraffin, 65,6 ºC
-Choklad, 15,6-36,1ºC (notera att det är ett temperaturområde, eftersom det finns choklad som smälter vid lägre eller högre temperaturer)
-Palmitinsyra, 63 ° C
-Agar, 85ºC
-Fosfor, 44ºC
-Aluminium, 658ºC
-Kalcium, 851 ° C
-Guld, 1083ºC
-Koppar, 1083ºC
-Järn, 1530ºC
-Kvicksilver, -39ºC (det är flytande vid rumstemperatur)
-Metangas, -182ºC
-Etanol, -117 ° C
-Grafitkol, 4073ºC
-Diamantkol, 4096ºC
Som framgår har vanligtvis metaller, på grund av sina metallbindningar, de högsta smältpunkterna. Kol överstiger emellertid dem trots att de har kovalenta bindningar, men med mycket stabila molekylära arrangemang.
Små apolära molekyler, såsom metangas och etanol, interagerar inte tillräckligt starkt för att förbli fasta vid rumstemperatur.
Från resten kan styrkan av intermolekylära interaktioner i fastämnet härledas genom att mäta dess smältpunkt. Ett fast ämne som tål brännande temperaturer måste ha en mycket stabil struktur.
I allmänhet har icke-polära kovalenta fasta ämnen lägre smältpunkter än polära, joniska och metalliska kovalenta fasta ämnen.
Detta är kanske ett av de mest konstnärliga och enkla experimenten för att förklara fusion för barn. Du behöver:
-Vissa plattor, på ett sådant sätt att när vattnet fryser i dem bildar de kupoler
-En stor bricka för att säkerställa en yta där isen kan smälta utan att orsaka kaos
-Salt (kan vara det billigaste på marknaden)
-Vegetabiliska färgämnen och en dropper eller sked för att lägga till dem
När iskupolerna har erhållits och placerats på brickan tillsätts en relativt liten mängd salt till deras yta. Enbart saltets kontakt med isen kommer att orsaka vattenfloder som fuktar brickan.
Detta beror på att is har hög affinitet för salt, och en lösning uppstår vars smältpunkt är lägre än isens..
Några droppar matfärgämne läggs sedan till kupolerna. Färgen kommer att tränga in i kupolens tunnlar och alla dess porer, som de första konsekvenserna av smältningen. Resultatet är en karneval av färger som fångats inuti isen.
Slutligen blandas färgämnena i vattnet i brickan, vilket ger de små åskådarna ett visuellt spektakel..
Inom ett temperaturreglerat skåp kan ett antal ämnen placeras i värmebeständiga behållare. Syftet med detta experiment är att visa tonåringar att varje ämne har sin egen smältpunkt..
Vilka ämnen kan väljas? Logiskt sett kan varken metaller eller salter komma in i skåpet eftersom de smälter vid temperaturer över 500 ° C (skåpet skulle smälta).
Därför kan man från listan över ämnen välja de som inte överstiger 100 ° C, till exempel: kvicksilver (förutsatt att skåpet kan kylas under -40 ° C), is, choklad, paraffin och palmitinsyra.
Tonåringar (och barn också) skulle se kvicksilver bli en metallsvart vätska; och sedan smältningen av den vita isen, chokladkakorna, palmitinsyran och slutligen paraffinljuset.
För att förklara varför paraffin smälter vid högre temperaturer än choklad kommer det att bli nödvändigt att analysera dess strukturer.
Om både paraffin och palmitinsyra är organiska föreningar, måste den förstnämnda bestå av en tyngre molekyl eller en mer polär molekyl (eller båda samtidigt). Att ge en förklaring till sådana observationer kan lämnas som läxor för eleverna..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.