FUSION: HVAD DET BESTÅR AF, EKSEMPLER OG EKSPERIMENT - KEMI - 2025

Den fusion er tilstandsændringen fra fast til flydende for et stof i et temperaturområde. Hvis stoffet har en høj grad af renhed, svarer området til en bestemt temperatur: smeltepunktet. Og når der er en vis grad af urenheder, repræsenteres smeltepunktet af et interval (f.eks. 120-122 ° C).

Det er en af ​​de mest almindelige fysiske processer i naturen. Faststoffer absorberer varme og hæver deres temperatur, indtil de første dråber væske begynder at dannes. Derefter følger andre dråber de første, og så længe alt fast stof ikke er smeltet, forbliver temperaturen konstant.

Kilde: Pixabay

Hvorfor? Fordi al varmen forbruges til at producere mere væske i stedet for at opvarme sidstnævnte. Derfor har det faste stof og væsken den samme temperatur og eksistere i ligevægt. Hvis varmeforsyningen er konstant, ender ligevægten med at skifte til den komplette dannelse af væske.

Af denne grund, når en isstalaktit begynder at smelte om foråret, når først statsændringen er begyndt, vil den ikke ende, før den er omdannet til flydende vand. På billedet ovenfor kan det ses, at selv iskrystaller flyder inde i en hængende dråbe.

At bestemme smeltepunktet for et ukendt stof er en fremragende test til at identificere det (så længe det ikke indeholder mange urenheder).

Det afslører også, hvor stærke interaktioner er mellem molekylerne, der udgør det faste stof; når den smelter ved højere temperaturer, jo stærkere vil dens intermolekylære kræfter være.

Hvad er fusionen?

Fusion består af en ændring af tilstand fra faststof til væske. Molekylerne eller atomerne i væsken har en højere gennemsnitlig energi, når de bevæger sig, vibrerer og roterer ved højere hastigheder. Som en konsekvens af dette skaber dette en forøgelse af det intermolekylære rum og derfor en stigning i volumen (selvom dette ikke er tilfældet med vand).

Ligesom i det faste stof er molekylerne i et mere kompakt arrangement, de mangler friheder i deres bevægelse, og de har en lavere gennemsnitlig energi. For at faststof-væskeovergangen skal finde sted, skal molekylerne eller atomer i det faste stof vibrere ved højere hastigheder ved at absorbere varme.

Når det vibrerer, adskiller et sæt molekyler sig, der mødes for at danne den første dråbe. Og således er fusion intet andet end en smeltning af det faste stof forårsaget af virkningen af ​​varme. Jo højere temperatur, jo hurtigere smelter det faste stof.

Især kan fusion føre til dannelse af tunneler og porer i det faste stof. Dette kan demonstreres gennem et dedikeret eksperiment for børn.

Smelter af faste blandinger og emulsioner

Kilde: Pixabay

Isen

Smeltning refererer til varmesmeltning af et stof eller en blanding. Imidlertid er udtrykket også brugt til at henvise til smeltning af andre stoffer, der ikke strengt klassificeres som faste stoffer: emulsioner.

Det ideelle eksempel er is. De er emulsioner af frossent vand (og i nogle krystalliseret) med luft og fedtstoffer (mælk, fløde, kakao, smør osv.).

Isen smelter eller smelter, fordi isen overskrider sit smeltepunkt, luften begynder at flygte, og væsken ender med at trække resten af ​​dens komponenter.

Isens kemi er ekstremt kompleks og repræsenterer et punkt af interesse 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 er, det er ikke et afgørende kriterium for identificering af et eller flere stoffer. Når en komponent smelter i en blanding, kan de andre opløses i væskefasen, som er diagonalt modsat en nedbrydning.

For eksempel vil en fast is-sukker-saltblanding smelte helt, så snart isen begynder at smelte. Da sukker og salt er meget opløseligt i vand, vil det opløse dem, men det betyder ikke, at sukkeret og saltet er smeltet.

eksempler

I køkkenet

Nogle almindelige eksempler på fusion findes i køkkenet. Knapper, chokolade, tyggegummi og andet slik smelter, hvis de får direkte varme fra solen, eller hvis de er lukket i varme rum. Nogle slik, som marshmallows, smeltes med vilje for at nyde deres smag bedst.

Mange opskrifter angiver, at en eller flere ingredienser først skal smeltes, før de tilsættes. Ost, fedt og honning (meget tyktflydende) er også blandt disse ingredienser.

I ornamenterne

Til at dekorere bestemte rum og genstande bruges metaller, glas og keramik med forskellige designs. Disse dekorationer kan ses på terrassen i en bygning, i glasset og mosaikkerne i nogle vægge eller på de ting, der er solgt i juvelerindustrien.

Alle er sammensat af materialer, der smelter ved meget høje temperaturer, så de først skal smelte eller blødgøre for at arbejde dem og give dem de ønskede former.

Det er her, at glødende jern bearbejdes, som smed gør ved fremstilling af våben, værktøjer og andre genstande. På samme måde muliggør fusion opnåelse af legeringer ved svejsning af to eller flere metaller i forskellige masseproportioner.

Fra smeltet glas kan du oprette dekorative figurer som heste, svaner, mænd og kvinder, rejse-souvenirs osv.

I naturen

De vigtigste eksempler på smeltning i naturen kan ses ved smeltning af isbjerge; i lava, en blanding af klipper smeltet af den intense varme inde i vulkaner; og i jordskorpen, hvor tilstedeværelsen af ​​flydende metaller dominerer, især jern.

Smeltepunkter for mest almindelige stoffer

En række almindelige stoffer med deres respektive smeltepunkter er vist nedenfor:

-Ice, 0ºC

-Paraffin, 65,6 ºC

-Chokolade, 15,6-36,1 ºC (bemærk at det er et temperaturområde, fordi der er chokolader, der smelter ved lavere eller højere temperaturer)

-Palmitinsyre, 63 ° C

-Bar, 85 ° C

-Phosfor, 44 ° C

-Aluminium, 658ºC

-Calcium, 851ºC

-Guld, 1083ºC

-Kobber, 1083ºC

-Iron, 1530ºC

–Mercury, -39ºC (det er flydende ved stuetemperatur)

-Metangas, -182ºC

-Ethanol, -117 ºC

-Grafit carbon, 4073ºC

-Diamond kul, 4096 ºC

Som det kan ses, har metaller generelt på grund af deres metalliske bindinger de højeste smeltepunkter. Dog overstiger carbon dem på trods af at de har kovalente bindinger, men med meget stabile molekylarrangementer.

Små apolære molekyler, såsom metangas og ethanol, interagerer ikke stærkt nok til at forblive faste ved stuetemperatur.

Fra resten kan styrken af ​​intermolekylære interaktioner inden for det faste stof udledes ved at måle dets smeltepunkt. Et fast stof, der tåler brændende temperaturer, skal have en meget stabil struktur.

Generelt har ikke-polære kovalente faste stoffer lavere smeltepunkter end polære, ioniske og metalliske kovalente faste stoffer.

Eksperiment for at forklare fusion for børn og unge

Farverige iskupler

Dette er måske en af ​​de mest kunstneriske og enkle eksperimenter til at forklare fusion til børn. Du mangler:

-Nogle plader på en sådan måde, at når vandet fryser i dem, danner de kupler

-En stor bakke for at sikre en overflade, hvor is kan smelte uden at forårsage ødelæggelse

-Salt (kan være den billigste på markedet)

-Vegetable farvelægning og en dropper eller en ske for at tilføje dem

Når ishovedene er opnået og anbragt på bakken, tilsættes en relativt lille mængde salt til deres overflade. Den blotte kontakt af saltet med isen vil forårsage vandløb, der vil våde bakken.

Dette skyldes, at is har en høj affinitet for salt, og der opstår en opløsning, hvis smeltepunkt er lavere end is.

Et par dråber madfarve føjes derefter til kuplerne. Farven trænger ind i kuppelens tunneler og alle dens porer som de første konsekvenser af dens smeltning. Resultatet er et karneval af farver fanget inde i isen.

Endelig blandes farvestofferne i vandet i bakken, hvilket giver et andet visuelt skue til de små tilskuere.

Termiskab

I et temperaturstyret skab kan et antal stoffer anbringes i varmebestandige containere. Formålet med dette eksperiment er at vise teenagere, at hvert stof har sit eget smeltepunkt.

Hvilke stoffer kan vælges? Logisk set kan hverken metaller eller salte komme ind i skabet, da de smelter ved temperaturer over 500 ° C (kabinettet ville smelte).

Derfor kan der fra listen over stoffer vælges de, 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 til en metallisk sort væske; og derefter smeltningen af ​​den hvide is, chokoladestængerne, palmitinsyren og til sidst parafinlys.

For at forklare, hvorfor paraffin smelter ved højere temperaturer end chokolade, er det nødvendigt at analysere dens strukturer.

Hvis både paraffin og palmitinsyre er organiske forbindelser, skal førstnævnte bestå af et tungere molekyle eller et mere polært molekyle (eller begge på samme tid). At give en forklaring på sådanne observationer kunne være et hjemmearbejde for de studerende.

Referencer

1. Van't Hul J. (24. juli 2012). Smeltning Ice Science Eksperiment med salt og flydende vandfarver. Gendannes fra: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Sjove fakta om smeltepunkt for børn. Nem videnskab til børn. Gendannes fra: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (2015, 11. juni). Enkel videnskabseksperiment til børn: Hvad smelter i solen? Nødvendig sjov til drenge og piger. Gendannes fra: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.
5. h2g2. (3. oktober 2017). Smeltepunkter for nogle almindelige stoffer. Gendannes fra: h2g2.com
6. Det åbne universitet. (2006-08-03). Smeltepunkter. Gendannes fra: open.edu
7. Lumen, kemi for ikke-majors. (Sf). Smeltepunkt. Gendannes fra: kurser.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13. april 2018). Hvilke faktorer påvirker smeltepunktet? Sciencing. Gendannes fra: sciencing.com