KODOLSINTĒZE: NO KĀ TĀ SASTĀV, PIEMĒRI UN EKSPERIMENTS - ĶĪMIJA - 2025

Saplūšana ir maiņa no valsts no cietas līdz šķidrums par vielām, temperatūras intervālā. Ja vielai ir augsta tīrības pakāpe, diapazons atbilst noteiktai temperatūrai: kušanas temperatūrai. Un, ja ir noteikta piemaisījumu pakāpe, kušanas temperatūru apzīmē ar diapazonu (piemēram, 120–122 ° C).

Tas ir viens no dabā visbiežāk sastopamajiem fizikālajiem procesiem. Cietās vielas absorbē siltumu un paaugstina to temperatūru, līdz sāk veidoties pirmie šķidruma pilieni. Tad citi pilieni seko pirmajiem, un kamēr vien cietā viela nav izkususi, tā temperatūra paliek nemainīga.

Avots: Pixabay

Kāpēc? Tā kā viss siltums tiek patērēts, lai iegūtu vairāk šķidruma, tā vietā, lai sildītu pēdējo. Tāpēc cietā un šķidruma temperatūra ir vienāda un līdzsvara apstākļos pastāv. Ja siltuma padeve ir nemainīga, līdzsvars nonāk pārejā uz pilnīgu šķidruma veidošanos.

Šī iemesla dēļ, kad ledus stalaktīts sāk izkausēt pavasarī, kad ir sākusies stāvokļa maiņa, tas nebeigsies, kamēr tas nebūs pārveidots šķidrā ūdenī. Iepriekš redzamajā attēlā var redzēt, ka pat ledus kristāli peld karājas piliena iekšpusē.

Nezināmas vielas kušanas temperatūras noteikšana ir lielisks tests, lai to identificētu (ja vien tajā nav daudz piemaisījumu).

Tas arī atklāj, cik spēcīga ir mijiedarbība starp molekulām, kas veido cieto vielu; jo tas kūst augstākā temperatūrā, jo spēcīgāki būs tā starpmolekulārie spēki.

Kāda ir apvienošanās?

Saplūšana sastāv no stāvokļa maiņas no cietas uz šķidru. Šķidrumā esošajām molekulām vai atomiem ir augstāka vidējā enerģija, kad tie pārvietojas, vibrē un rotē ar lielāku ātrumu. Tā rezultātā palielinās starpmolekulārā telpa un līdz ar to arī tilpuma palielināšanās (lai gan tas nav ūdens gadījumā).

Tā kā cietā stāvoklī molekulas ir kompaktākas, tām kustībā trūkst brīvību, un tām ir zemāka vidējā enerģija. Lai notiktu pāreja no cietā šķidruma, cietās vielas molekulām vai atomiem jāvibrē ar lielāku ātrumu, absorbējot siltumu.

Kamēr tas vibrē, atdalās molekulu komplekts, kas apvienojas, veidojot pirmo pilienu. Tātad saplūšana nav nekas cits kā cietās vielas kušana, ko izraisa karstuma iedarbība. Jo augstāka temperatūra, jo ātrāk cietā viela izkausēsies.

Jo īpaši saplūšana var izraisīt tuneļu un poru veidošanos cietā stāvoklī. To var parādīt, izmantojot īpašu eksperimentu bērniem.

Cietu maisījumu un emulsiju kausēšana

Avots: Pixabay

Saldējums

Kušana attiecas uz vielas vai maisījuma kausēšanu termiski. Tomēr šis termins ir izmantots arī, lai apzīmētu citu vielu kausēšanu, kuras nav stingri klasificētas kā cietas vielas: emulsijas.

Ideāls piemērs ir saldējums. Tās ir sasaldēta ūdens (un dažos arī kristalizēta), ar gaisu un taukiem (pienu, krējumu, kakao, sviestu utt.) Emulsijas.

Saldējums kūst vai kūst, jo ledus pārsniedz tā kušanas temperatūru, gaiss sāk izplūst, un šķidrums galu galā velk pārējās tā sastāvdaļas.

Saldējuma ķīmija ir ārkārtīgi sarežģīta, un tā ir interese un zinātkāre, apsverot kodolsintēzes definīciju.

Salds un sāļš ledus

Attiecībā uz citiem cietajiem maisījumiem analītiskos nolūkos nevar pareizi runāt par kušanas temperatūru; tas ir, tas nav izšķirošs kritērijs vienas vai vairāku vielu identificēšanai. Maisījumā, kad viens komponents kūst, pārējie var izšķīst šķidrā fāzē, kas ir pa diagonāli pretī izkusumam.

Piemēram, cietais ledus, cukura un sāls maisījums pilnībā izkusīs, tiklīdz ledus sāks kust. Tā kā cukurs un sāls ļoti labi šķīst ūdenī, tas tos izšķīdīs, taču tas nenozīmē, ka cukurs un sāls ir izkusuši.

Piemēri

Virtuvē

Daži izplatīti saplūšanas piemēri ir atrodami virtuvē. Sviesti, šokolādes, košļājamās gumijas un citi saldumi kūst, ja tie saņem tiešu saules siltumu vai ja tie ir ievietoti karstā telpā. Dažas konfektes, piemēram, zefīri, tiek apzināti izkausētas, lai pēc iespējas labāk izbaudītu to garšu.

Daudzās receptēs teikts, ka viena vai vairākas sastāvdaļas pirms pievienošanas vispirms ir jāizkausē. Starp šīm sastāvdaļām ir arī sieri, tauki un medus (ļoti viskozs).

Rotājumos

Lai dekorētu noteiktas telpas un objektus, tiek izmantoti metāli, stikls un keramika ar dažādu dizainu. Šie rotājumi ir redzami uz ēkas terases, dažu sienu stiklā un mozaīkās vai juvelieru iekšienē nopērkamos priekšmetos.

Visi ir izgatavoti no materiāliem, kas kūst ļoti augstā temperatūrā, tāpēc vispirms tie jāizkausē vai mīkstina, lai tie darbotos un iegūtu vēlamās formas.

Tieši šeit tiek strādāts ar kvēlspuldzi, kā to dara kalēji, ražojot ieročus, darbarīkus un citus priekšmetus. Tāpat kausēšana ļauj iegūt sakausējumus, metinot divus vai vairākus metālus dažādās masas proporcijās.

No kausēta stikla jūs varat izveidot dekoratīvas figūras, piemēram, zirgus, gulbjus, vīriešus un sievietes, ceļojumu suvenīrus utt.

Dabā

Galvenie kausēšanas piemēri dabā ir aisbergu kušana; lavā - iežu maisījums, ko izkusis intensīvs karstums vulkānu iekšienē; un planētas garozā, kur pārsvarā atrodas šķidri metāli, īpaši dzelzs.

Visizplatītāko vielu kušanas punkti

Zemāk ir uzskaitītas vairākas izplatītas vielas ar attiecīgajām kušanas temperatūrām:

-Ledus, 0ºC

-Parafīns, 65,6ºC

-Šokolādes, 15,6-36,1ºC (ņemiet vērā, ka tas ir temperatūras diapazons, jo ir šokolādes, kas kūst zemākā vai augstākā temperatūrā)

-Palmīnskābe, 63ºC

-Gabals, 85ºC

-Fosfors, 44ºC

-Alumīnijs, 658ºC

-Kalcijs, 851ºC

-Zelts, 1083ºC

-Kopers, 1083ºC

-Irons, 1530ºC

–Mērs, -39ºC (istabas temperatūrā tas ir šķidrs)

-Metāna gāze, -182ºC

-Etanols, -117ºC

-Grafīta ogle, 4073ºC

-Dimanta ogles, 4096ºC

Kā redzams, parasti metāliem to metālisko saišu dēļ ir visaugstākā kušanas temperatūra. Tomēr ogleklis pārsniedz tos, neraugoties uz kovalentajām saitēm, bet ar ļoti stabilu molekulu izvietojumu.

Mazas, apolāras molekulas, piemēram, metāna gāze un etanols, pietiekami mijiedarbojas, lai istabas temperatūrā paliktu cietas.

No visa pārējā, starpmolekulāro mijiedarbību stiprumu cietā vielā var secināt, izmērot tā kušanas punktu. Cietajai vielai, kas iztur apdeguma temperatūru, jābūt ļoti stabilai struktūrai.

Kopumā nepolārām kovalentām cietvielām ir zemāki kušanas punkti nekā polārajām, jonu un metāliskajām kovalentajām cietām vielām.

Eksperiments, lai izskaidrotu saplūšanu bērniem un pusaudžiem

Krāsaini ledus kupoli

Tas, iespējams, ir viens no mākslinieciskākajiem un vienkāršākajiem eksperimentiem, lai izskaidrotu saplūšanu bērniem. Tev vajag:

-Dažas plāksnes tādā veidā, ka tad, kad ūdens tajās sasalst, veidojas kupoli

-Liels paplāte, lai nodrošinātu virsmu, kur ledus var izkausēt, neizraisot postu

-Sāls (var būt lētākais tirgū)

-Augu krāsošana un pilinātājs vai karote, lai tos pievienotu

Kad ledus kupoli ir iegūti un novietoti uz paplātes, to virsmai pievieno salīdzinoši nelielu sāls daudzumu. Vienkāršs sāls kontakts ar ledu izraisīs ūdens upes, kas mitru trauku.

Tas notiek tāpēc, ka ledam ir augsta afinitāte pret sāli, un rodas šķīdums, kura kušanas temperatūra ir zemāka nekā ledus.

Tad kupoliem pievieno dažus pilienus pārtikas krāsvielas. Krāsa iekļūs kupola tuneļos un visās tā porās, jo tās izkusīs pirmās sekas. Rezultāts ir krāsu karnevāls, kas ieslodzīts ledus iekšpusē.

Visbeidzot, krāsvielas sajauksies paplātē esošajā ūdenī, piešķirot maziem skatītājiem vēl vienu vizuālu briļļu.

Termiskais skapis

Kabinetā ar kontrolētu temperatūru vairākas vielas var ievietot karstumizturīgos traukos. Šī eksperimenta mērķis ir parādīt pusaudžiem, ka katrai vielai ir sava kušanas temperatūra.

Kādas vielas var izvēlēties? Loģiski, ka metāli un sāļi nevar iekļūt korpusā, jo tie kūst temperatūrā virs 500ºC (korpuss izkausētu).

Tāpēc no vielu saraksta varētu izvēlēties tādas, kuru temperatūra nepārsniedz 100ºC, piemēram: dzīvsudrabs (pieņemot, ka skapi var atdzesēt zem -40ºC), ledus, šokolāde, parafīns un palmitīnskābe.

Pusaudži (un arī bērni) skatītos, kā dzīvsudrabs pārvēršas par melnu metālisku šķidrumu; un tad baltā ledus, šokolādes tāfelīšu, palmitīnskābes un visbeidzot parafīna sveces kušana.

Lai izskaidrotu, kāpēc parafīns kūst augstākā temperatūrā nekā šokolāde, būs jāanalizē tā struktūras.

Ja gan parafīns, gan palmitīnskābe ir organiski savienojumi, pirmajiem jābūt no smagākas molekulas vai polārākas molekulas (vai abām vienlaikus). Skaidrojumu par šādiem novērojumiem varētu atstāt kā mājas darbu studentiem.

Atsauces

1. Van't Huls J. (2012. gada 24. jūlijs). Kušanas ledus zinātnes eksperiments ar sāls un šķidruma akvareļiem. Atgūts no: artfulparent.com
2. Tobins, Deklans. (2018). Jautri fakti par kušanas punktu bērniem. Viegla zinātne bērniem. Atgūts no: easyscienceforkids.com
3. Sāra. (2015. gads, 11. jūnijs). Vienkāršs zinātnisks eksperiments bērniem: kas kūst saulē? Frugal izpriecas zēniem un meitenēm. Atgūts no: frugalfun4boys.com
4. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
5. h2g2. (2017. gada 03. oktobris). Dažu parasto vielu kušanas punkti. Atgūts no: h2g2.com
6. Atklātā universitāte. (2006-08-03). Kušanas punkti. Atgūts no: open.edu
7. Lūmenis, ķīmija maznodrošinātajiem. (sf). Kušanas punkts. Atgūts no: kursi.lumenlearning.com
8. Gillespie, Klēra. (2018. gada 13. aprīlis). Kādi faktori ietekmē kušanas punktu? Zinātne. Atgūts no: sciencing.com