Stärkningstestifieringspunkt och exempel

den stelning Det är förändringen som en vätska upplever när den passerar till den fasta fasen. Vätskan kan vara en ren substans eller en blandning. Även förändringen kan bero på en temperaturnedgång eller som ett resultat av en kemisk reaktion.

Hur kan detta fenomen förklaras? Visuellt börjar vätskan bli förstenad eller härdad, till den punkt som den slutar flöda fritt. Stärkning består emellertid av en serie steg som uppträder vid mikroskopiska skalor.

Ett exempel på stelning är en flytande bubbla som fryser. I bilden ovan kan du se hur en bubbla fryser när den träffar snön. Vad är delen av bubblan som börjar stelna? Det som är i direkt kontakt med snön. Snön fungerar som ett stöd som bubblans molekyler kan rymma.

Fastgöring utlöses snabbt från botten av bubblan. Detta kan ses i "glaspine" som sträcker sig för att täcka hela ytan. Dessa tallar återspeglar kristalltillväxten, som inte är mer än ordnade och symmetriska arrangemang av molekylerna.

För stelning inträffar är det nödvändigt att de flytande partiklarna kan beställas, så att interagera med varandra. Dessa växelverkningar blir starkare när temperaturen minskar, vilken påverkar molekylär kinetik; det vill säga de blir långsammare och blir en del av kristallen.

Denna process är känd som kristallisation, och närvaron av en kärna (små aggregat av partiklar) och en stöd påskyndar denna process. När vätskan har kristalliserat sägs det att det har stelnat eller fryst.

index

• 1 Entali av stelning
  • 1.1 Varför temperaturen förblir konstant i stelningen?
• 2 fryspunkt
  • 2.1 Fastening och smältpunkt
  • 2.2 Molekylär beställning
• 3 superkylning
• 4 Exempel på stelning
• 5 referenser

Entalp av stelning

Inte alla ämnen stelnar vid samma temperatur (eller under samma behandling). Vissa till och med "frys" över rumstemperatur, som händer med fasta ämnen med hög smältpunkt. Det beror på vilken typ av partiklar som utgör den fasta eller flytande.

I det fasta materialet samverkar de starkt och förbli vibrerande i fasta ställen i rymden utan rörelsefrihet och med en bestämd volym, medan de i vätskan har förmåga att röra sig som många lager som rör sig över varandra och upptar volymen av behållare som innehåller den.

Fastämnet kräver att termisk energi passerar till vätskefasen; Med andra ord behöver det värme. Värmen erhålls från dess omgivning, och den minsta mängd som absorberar för att alstra den första droppen av vätska är känd som latent värme av fusion (ΔHf).

Å andra sidan måste vätskan frigöra värme till sin omgivning för att beställa dess molekyler och kristallisera i fast fas. Värmen som släpps är då den latenta värmen av stelning eller frysning (ΔHc). Både ΔHf och ΔHc är lika stora men med motsatta riktningar; den första bär ett positivt tecken och det andra negativa tecknet.

Varför temperaturen förblir konstant i stelningen?

Vid en viss tid börjar vätskan att frysa, och termometern visar en temperatur T. Medan den inte har fullständigt stelnat, förblir T konstant. Eftersom ΔHc har ett negativt tecken består det av en exoterm process som släpper ut värme.

Därför kommer termometern att läsa värmen som släpps ut av vätskan under sin fasförändring, motverkande temperaturfallet som införs. Till exempel, om du lägger behållaren som innehåller vätskan i ett isbad. Således minskar T inte förrän stelningen är fullständig i dess helhet.

Vilka enheter åtföljer dessa värmemätningar? Vanligtvis kJ / mol eller J / g. Dessa tolkas enligt följande: kJ eller J är den mängd värme som kräver 1 mol vätska eller 1 g för att kunna svalna eller stelna.

I fallet med vatten är ΔHc lika med 6,02 kJ / mol. Det vill säga 1 mol rent vatten behöver släppa 6,02 kJ värme för att kunna frysa, och denna värme är vad som håller temperaturen konstant i processen. På samma sätt behöver 1 mol is absorbera 6,02 kJ värme för att smälta.

Frysningspunkt

Vid den exakta temperaturen där processen sker, är den känd som stelningspunkten (Tc). Detta varierar i alla ämnen beroende på hur stark deras intermolekylära interaktioner är i det fasta.

Renhet är också en viktig variabel, eftersom ett orent fast ämne inte stelnar vid samma temperatur som en ren. Ovanstående är känd som fryspunktsfall. För att jämföra solidifieringspunkterna för ett ämne är det nödvändigt att använda som en referens det som är så rent som möjligt.

Detsamma kan emellertid inte tillämpas för lösningar, som i fallet med metalllegeringar. För att jämföra deras stelningspunkter bör man betrakta blandningar med lika stora proportioner; det vill säga med identiska koncentrationer av dess komponenter.

Visserligen är solidifieringspunkten av stort vetenskapligt och tekniskt intresse med avseende på legeringar och andra materialvarianter. Detta beror på att man kontrollerar tiden och hur de är kalla, kan få några önskvärda fysikaliska egenskaper eller undvika de olämpliga för viss tillämpning.

Av denna anledning är förståelsen och studiet av detta koncept av stor betydelse inom metallurgi och mineralologi, liksom i någon annan vetenskap som förtjänar tillverkning och karaktärisering av ett material.

Stabilisering och smältpunkt

Teoretiskt sett bör Tc vara lika med temperaturen eller smältpunkten (Tf). Detta gäller emellertid inte alltid för alla ämnen. Den främsta orsaken är att, vid första anblicken, är lättare scramble molekyler hård typ flytande.

Därför föredras det i praktiken att tillgripa Tf för kvalitativt att mäta renheten hos en förening. Om exempelvis en förening X har många föroreningar kommer dess Tf att vara mer avlägsen från den för ren X jämfört med en annan med högre renhet.

Molekylär beställning

Såsom har sagts hittills fortsätter stelningen till kristallisering. Vissa ämnen, med hänsyn till deras molekylers natur och deras interaktioner, kräver mycket låga temperaturer och höga tryck för att kunna stelna.

Till exempel erhålles flytande kväve vid temperaturer under -196ºC. För att stelna det, skulle det vara nödvändigt att kyla det ännu mer, eller för att öka trycket på det, tvinga N-molekylerna på detta sätt.₂ att gruppera för att skapa kristalliseringskärnor.

Detsamma kan betraktas för andra gaser: syre, argon, fluor, neon, helium; och för det mest extrema av alla, väte, vars fasta fas har väckt mycket intresse för sina potentiella oöverträffade egenskaper.

Å andra sidan är det mest kända fallet det torris, vilket är inget annat än CO₂ vars vita ångor beror på sublimering av densamma vid atmosfärstryck. Dessa har använts för att återskapa dis i scenarierna.

För en förening att stelna beror inte bara på Tc, men också på trycket och andra variabler. Ju mindre molekylerna (H₂) och ju svagare deras interaktioner desto svårare blir det att få dem att flytta till fast tillståndet.

underkylning

Vätskan, antingen ett ämne eller en blandning, börjar frysa vid temperaturen vid stelningspunkten. Under vissa förhållanden (såsom hög renhet, långsam kylningstid eller en mycket energisk miljö) kan vätskan emellertid tolerera lägre temperaturer utan frysning. Detta kallas superkylning.

Det finns fortfarande ingen fullständig förklaring av fenomenet, men teorin rymmer att alla variabler som hindrar tillväxten av kristallisationskärnor främjar kylning.

Varför? Eftersom stora kristaller bildas från kärnorna efter att ha tillsatts omgivande molekyler. Om denna process är begränsad, även om temperaturen är under Tc, kommer vätskan att förbli oförändrad, som händer med de små droppar som utgör och gör moln synliga i skyn.

Alla underkylda vätskan är meta, det vill säga de är känsliga för yttre störningar minsta. Om de till exempel lägger till en liten bit is eller skakar dem lite, kommer de att frysa omedelbart, vilket resulterar i ett underhållande och lättillgängligt experiment..

Solidifieringsexempel

-Fastän inte korrekt en fast, gelatin är ett exempel på en stelningsprocess genom kylning.

-Det smälta glaset används för att skapa och designa många föremål, vilka efter kylning behåller sina slutgiltiga former.

-Precis som bubblan frös i kontakt med snön, kan en läskflaska lida samma process; och om den är superkyld, kommer dess frysning att vara omedelbar.

-När lava utbrott från vulkanerna som täcker dess kanter eller jordens yta, stelnar det när det förlorar temperaturen tills det blir igenös bergarter.

-Ägg och kakor stelnar med en temperaturökning. På liknande sätt gör nässlimhinnan men på grund av uttorkning. Ett annat exempel kan också hittas i färg eller lim.

Det bör dock noteras att stelning inte sker i de senare fallen som ett resultat av kylning. Därför betyder det faktum att en vätska stelnar inte nödvändigtvis att den fryser (det minskar inte dess temperatur avsevärt); men när en vätska fryser, slutar den stelna.

andra:

- Omvandlingen av vatten till is: detta sker vid 0 ° C och producerar is, snö eller isbitar.

- Stearinvaxet som smälter med lågan och stelnar igen.

- Frysning av mat för dess konservering: i det här fallet fryser vattenmolekylerna inuti cellerna i kött eller grönsaker.

- Det blåser glaset: det smälter till formen och stelnar sedan.

- Tillverkning av glass: Vanligen är de mejeriprodukter som stelnar.

- Vid erhållande av godiset, som smälts och stelnar socker.

- Smör och margarin är fettsyror i fast tillstånd.

- Metallurgi: Vid tillverkning av ingots eller balkar eller strukturer av vissa metaller.

- Cementen är en blandning av kalksten och leror som vid blandning med vatten har egenskapen att härda.

- Vid tillverkning av choklad blandas kakaopulver med vatten och mjölk som, vid torkning, stelnar.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, sid 448, 467.
2. Wikipedia. (2018). Frysning. Hämtad från: en.wikipedia.org
3. Loren A. Jacobson. (16 maj 2008) Stelning. [PDF]. Hämtad från: infohost.nmt.edu/
4. Fusion och stelning. Hämtad från: juntadeandalucia.es
5. Dr. Carter. Solidisering av en smälta. Hämtad från: itc.gsw.edu/
6. Experimentell förklaring av superkylning: varför vatten fryser inte i molnen. Hämtad från: esrf.eu
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Solidifieringsdefinition och exempel. Hämtad från: thoughtco.com