الانصهار في ما يتكون ، الأمثلة والتجربة

ال انصهار إنه تغير الحالة من الحالة الصلبة إلى السائل بالنسبة لمادة ما في نطاق درجات الحرارة. إذا كانت المادة تحتوي على درجة عالية من النقاء ، فإن الهامش يتوافق مع درجة حرارة معينة: نقطة الانصهار. وعندما يكون هناك درجة معينة من الشوائب ، يتم تمثيل نقطة الانصهار بنطاق (على سبيل المثال ، 120-122 درجة مئوية).

انها واحدة من العمليات المادية الأكثر شيوعا في الطبيعة. المواد الصلبة تمتص الحرارة وترفع درجة حرارتها حتى تبدأ أول قطرات من السائل في التكون. بعد ذلك ، تتبع القطرات الأخرى الأولى ، وعلى الرغم من عدم ذوبان جميع المواد الصلبة ، تظل درجة الحرارة ثابتة.

لماذا؟ لأن كل الحرارة تستهلك لإنتاج المزيد من السوائل ، بدلاً من تسخين الأخير. لذلك ، يكون للصلب والسائل نفس درجة الحرارة ويتعايشان في حالة توازن. إذا كان مصدر الحرارة ثابتًا ، ينتهي التوازن بالتحول إلى التكوين الكامل للسائل.

لهذا السبب ، عندما يبدأ ذوبان الجليد في فصل الربيع ، بمجرد أن يبدأ تغيير الحالة ، لن ينتهي حتى يتحول إلى ماء سائل. في الصورة أعلاه ، يمكن ملاحظة أنه حتى بلورات الجليد تطفو داخل قطرة معلقة.

يعد تحديد نقطة انصهار مادة غير معروفة اختبارًا ممتازًا للتعرف عليها (طالما أنها لا تحتوي على العديد من الشوائب).

يكشف أيضًا عن مدى قوة التفاعلات بين الجزيئات التي تتكون منها المادة الصلبة ؛ أثناء التأسيس عند درجات حرارة أعلى ، كلما كانت قوى الجزيئات أقوى.

مؤشر

• 1 ماذا يتكون الاندماج؟?
  • 1.1 يذوب من الخلائط الصلبة والمستحلبات
• 2 أمثلة
  • 2.1 في المطبخ
  • 2.2 في الزينة
  • 2.3 في الطبيعة
• 3 نقاط الانصهار من المواد الأكثر شيوعا
• 4 تجربة لشرح الانصهار للأطفال والمراهقين
  • 4.1 قباب الجليد الملونة
  • 4.2 مجلس الوزراء الحرارية
• 5 المراجع

ماذا يتكون الاندماج؟?

يتكون الانصهار من تغيير الحالة من الحالة الصلبة إلى السائل. تمتلك الجزيئات أو الذرات الموجودة في السائل طاقة متوسطة أعلى ، لأنها تتحرك وتهتز وتدور بسرعات أعلى. هذا يؤدي إلى زيادة في الفضاء بين الجزيئات ، وبالتالي زيادة في الحجم (على الرغم من أن هذا ليس هو الحال مع الماء).

كما هو الحال في الجزيئات الصلبة في ترتيب أكثر إحكاما ، فإنها تفتقر إلى الحريات في حركتها ، ولديها متوسط ​​طاقة أقل. حتى يحدث انتقال سائل صلب ، يجب أن تهتز جزيئات أو ذرات المادة الصلبة بسرعات أعلى عن طريق امتصاص الحرارة.

أثناء اهتزازهم ، يفصلون مجموعة من الجزيئات التي تتجمع لتشكل أول قطرة. وهكذا ، فإن الاندماج ليس أكثر من ذوبان المادة الصلبة الناتجة عن تأثير الحرارة. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كان الانصهار للمادة الصلبة أسرع.

على وجه الخصوص ، يمكن للاندماج أن يفسح المجال لتشكيل الأنفاق والمسام داخل المادة الصلبة. يمكن إظهار ذلك من خلال تجربة مخصصة للأطفال.

يذوب المخاليط الصلبة والمستحلبات

الآيس كريم

الانصهار يشير إلى ذوبان مادة أو خليط بواسطة الحرارة. ومع ذلك ، فقد استخدم المصطلح أيضًا للإشارة إلى ذوبان المواد الأخرى التي لا تصنف بشكل صارم على أنها مواد صلبة: المستحلبات.

المثال المثالي يكمن في الآيس كريم. هي مستحلبات من الماء المتجمد (وفي بعض الأحيان متبلورة) ، بالهواء والدهون (الحليب ، القشدة ، الكاكاو ، الزبدة ، إلخ).

يذوب الآيس كريم أو يذوب لأن الجليد يتجاوز نقطة انصهاره ، ويبدأ الهواء في الهرب ، وينتهي السائل بسحب باقي مكوناته.

كيمياء الآيس كريم معقدة للغاية ، وتمثل نقطة اهتمام وفضول عند النظر في تعريف الانصهار.

الجليد الحلو والمالح

فيما يتعلق بالخلائط الصلبة الأخرى ، لا يمكن للمرء أن يتحدث بشكل صحيح عن نقطة انصهار لأغراض تحليلية ؛ أي أنه ليس معيارًا حاسمًا لتحديد مادة أو عدة مواد. في خليط ، عندما يذوب مكون ، يمكن أن تذوب المكونات الأخرى في الطور السائل ، وهو عكس قطري للانصهار.

على سبيل المثال ، سوف يذوب خليط صلب من ملح السكر بالثلج تمامًا بمجرد ذوبان الجليد. نظرًا لأن السكر والملح قابلان للذوبان بشدة في الماء ، فسيذوبانهما ، لكن هذا لا يعني أن السكر والملح قد ذاب.

أمثلة

في المطبخ

يمكن العثور على بعض الأمثلة الشائعة للانصهار داخل المطبخ. تذوب الزبدة والشوكولاتة والصمغ والحلويات الأخرى إذا تلقوا حرارة الشمس مباشرة ، أو إذا كانوا محبوسين في أماكن ساخنة. بعض الحلويات ، مثل أعشاب من الفصيلة الخبازية ، تذوب عمداً للاستمتاع بأفضل النكهات.

تشير العديد من الوصفات إلى أن مكونًا واحدًا أو أكثر يجب أن يذوب أولاً قبل إضافته. الجبن والدهون والعسل (لزج جدا) هي أيضا من بين هذه المكونات.

في الزينة

لتزيين بعض المساحات والأشياء تستخدم المعادن والزجاج والسيراميك مع تصاميم مختلفة. يمكن رؤية هذه الزخارف على شرفة المبنى أو في بلورات الفسيفساء في بعض الجدران أو في المقالات المعروضة للبيع داخل الحلي.

تتكون جميعها من مواد تذوب في درجات حرارة مرتفعة للغاية ، لذلك يجب أن تذوب أولاً أو تنعم للعمل وتعطيها الأشكال المطلوبة.

هذا هو المكان الذي تعمل فيه بالحديد المتوهج ، كما تفعل الحدادين في صناعة الأسلحة والأدوات والأشياء الأخرى. أيضا ، يسمح الانصهار بالحصول على السبائك عند لحام معادن أو أكثر بنسب كتلة مختلفة.

من الزجاج المنصهر ، يمكنك إنشاء أشكال زخرفية مثل الخيول والبجع والرجال والنساء وذكريات السفر ، إلخ..

في الطبيعة

يمكن ملاحظة الأمثلة الرئيسية للانصهار في الطبيعة في ذوبان الجبال الجليدية ؛ في الحمم البركانية ، مزيج من الصخور ذابتها الحرارة الشديدة داخل البراكين ؛ وفي قشرة الكوكب ، حيث يسود وجود المعادن السائلة ، وخاصة الحديد.

ذوبان نقاط من المواد الأكثر شيوعا

فيما يلي قائمة بالمواد الشائعة مع نقاط انصهارها:

-ثلج ، 0 درجة مئوية

-البارافين ، 65.6 درجة مئوية

-الشوكولاتة ، 15.6-36.1 درجة مئوية (لاحظ أنه نطاق درجة حرارة ، لأن هناك شوكولاتة تذوب في درجات حرارة منخفضة أو أعلى)

-حمض النخيل ، 63 درجة مئوية

-آجار ، 85 درجة مئوية

-الفوسفور ، 44 درجة مئوية

-الألومنيوم ، 658 درجة مئوية

-الكالسيوم ، 851 درجة مئوية

-الذهب ، 1083 درجة مئوية

-النحاس ، 1083 درجة مئوية

-حديد ، 1530 درجة مئوية

-عطارد -39 درجة مئوية (سائل في درجة حرارة الغرفة)

-غاز الميثان ، -182 درجة مئوية

-الإيثانول ، -117 درجة مئوية

-الكربون الجرافيت ، 4073 درجة مئوية

-الكربون الماسي ، 4096 درجة مئوية

كما يمكن أن يرى ، فإن المعادن عمومًا ، بسبب روابطها المعدنية ، لديها أعلى نقاط انصهار. ومع ذلك ، فإن الفحم يتغلب عليها رغم وجود روابط تساهمية ، ولكن بترتيبات جزيئية مستقرة للغاية.

لا توجد جزيئات صغيرة ومتعددة الأقطاب ، مثل غاز الميثان والإيثانول ، تفاعلات قوية بما يكفي لتبقى في الحالة الصلبة في درجة حرارة الغرفة.

بالنسبة للباقي ، يمكن استنتاج قوة التفاعلات بين الجزيئات داخل المادة الصلبة عن طريق قياس نقطة انصهارها. المادة الصلبة التي تدعم درجات الحرارة الحارقة ، يجب أن يكون لها هيكل مستقر للغاية.

بشكل عام ، تحتوي المواد الصلبة التساهمية ذات الأقطاب القطبية على نقاط انصهار أقل من المواد الصلبة التساهمية القطبية والأيونية والمعدنية.

تجربة لشرح الانصهار للأطفال والمراهقين

قباب الثلج الملونة

ربما تكون هذه واحدة من أكثر التجارب الفنية والبساطة لتفسير الانصهار للأطفال. تحتاج:

-بعض الأطباق ، في الطريقة التي تشكل فيها قببًا عند تجميد الماء فيها

-صينية كبيرة لضمان سطح حيث يمكنك إذابة الجليد دون التسبب في الخراب

-الملح (قد يكون أرخص في السوق)

-أصباغ الخضار ، و قطارة أو ملعقة لإضافتها

بمجرد الحصول على قباب الجليد ووضعها على الدرج ، تضاف كمية صغيرة نسبيا من الملح إلى سطحها. إن التلامس الوحيد للملح مع الجليد ، سوف يتسبب في أنهار ماء تبلل الدرج.

وذلك لأن الجليد لديه تقارب عال للملح ، ويحدث ذوبان نقطة انصهارها أقل من نقطة ذوبان الجليد.

بعد ذلك ، تتم إضافة بضع قطرات من الصبغة إلى القباب. سوف يخترق اللون أنفاق القبة وجميع مسامها ، كأول عواقب ذوبانها. والنتيجة هي كرنفال ملون محاصر داخل الجليد.

أخيرًا ، سيتم خلط الأصباغ في ماء الدرج ، مما يعطي مشهدًا بصريًا آخر للمشاهدين الصغار.

مجلس الوزراء الحراري

داخل خزانة ذات درجة حرارة محكومة ، يمكن وضع سلسلة من المواد في حاويات مقاومة للحرارة. الغرض من هذه التجربة هو إظهار المراهقين أن كل مادة لها نقطة انصهار خاصة بها.

المواد التي يمكن اختيارها؟ منطقياً ، يمكن أن تدخل المعادن أو الأملاح إلى الخزانة ، لأنها تذوب في درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية (الخزانة ستذوب).

لذلك ، يمكن اختيار المواد التي لا تتجاوز 100 درجة مئوية من قائمة المواد ، على سبيل المثال: الزئبق (على افتراض أنه يمكن تبريد الخزانة إلى ما دون -40 درجة مئوية) ، والثلج ، والشوكولاته ، والبارافين ، وحامض النخيل.

سوف يشاهد المراهقون (والأطفال أيضًا) الزئبق يتحول إلى سائل أسود معدني ؛ ثم ذوبان الجليد الأبيض ، وحانات الشوكولاتة ، وحامض النخيل ، وأخيرا شمعة البارافين.

لشرح سبب ذوبان البارافين في درجات حرارة أعلى من الشوكولاتة ، سيكون من الضروري تحليل بنيته.

إذا كان كل من البارافين وحمض النخلة من المركبات العضوية ، فيجب أن يتكون الأول من جزيء أثقل ، أو جزيء أكثر قطبية (أو كليهما في نفس الوقت). يمكن ترك تفسير لهذه الملاحظات كواجب منزلي للطلاب.

مراجع

1. فان ليس هول (24 يوليو 2012). تجربة ذوبان الجليد في علوم المياه المالحة والسائلة. تم الاسترجاع من: artfulparent.com
2. توبين ، ديكلان. (2018). حقائق ممتعة عن ذوبان نقطة للأطفال. علم سهل للأطفال. تم الاسترجاع من: easyscienceforkids.com
3. سارة. (11 يونيو 2015). تجربة علمية بسيطة للأطفال: ما الذي يذوب في الشمس؟ مقتصد المرح للبنين والبنات. تم الاسترجاع من: frugalfun4boys.com
4. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.
5. h2g2. (3 أكتوبر 2017). ذوبان نقاط بعض المواد الشائعة. تم الاسترجاع من: h2g2.com
6. الجامعة المفتوحة. (3 أغسطس 2006). ذوبان نقاط. تم الاسترجاع من: open.edu
7. التجويف ، الكيمياء لغير التخصصات. (بدون تاريخ). نقطة الانصهار. تم الاسترجاع من: courses.lumenlearning.com
8. جيليسبي ، كلير. (13 أبريل 2018). ما العوامل التي تؤثر على نقطة الانصهار؟ Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com