ФУЗИЈА: ОД ЧЕГА СЕ САСТОЈЕ, ПРИМЕРИ И ЕКСПЕРИМЕНТ - ХЕМИЈА - 2025

Фузија је промена стања из чврстог у течност за супстанце у температурном опсегу. Ако супстанца има висок степен чистоће, опсег одговара одређеној температури: талишту. А када постоји одређени степен нечистоће, тачка топљења представљена је распоном (нпр. 120-122 ° Ц).

То је један од најчешћих физичких процеса у природи. Чврсти састојци апсорбују топлоту и подижу температуру све док се не почну формирати прве капи течности. Затим слиједе друге капи које су прве, и све док се сва крута твар није истопила, температура остаје константна.

Извор: Пикабаи

Зашто? Јер се сва топлота троши за производњу више течности, уместо да се загрева последња. Према томе, чврста супстанца и течност имају исту температуру и коегзистирају у равнотежи. Ако је довод топлоте константан, равнотежа се завршава прелазећи на потпуно стварање течности.

Из тог разлога, када се ледени сталактит почне топити у пролеће, једном када промена стања започне, неће се завршити све док се не трансформише у течну воду. На горњој слици се види како чак и ледени кристали лебде унутар висеће капи.

Одређивање тачке топљења непознате материје је одличан тест за његово идентификовање (све док не садржи много нечистоћа).

Такође открива колико су јаке интеракције између молекула који чине чврсту супстанцу; што се топи на вишим температурама, то ће бити јаче његове интермолекуларне силе.

Шта је спајање?

Фузија се састоји од промене стања из чврстог у течно. Молекули или атоми у течности имају вишу просечну енергију док се крећу, вибрирају и окрећу већим брзинама. Као посљедица тога, то ствара повећање интермолекуларног простора, а самим тим и повећање волумена (мада то није случај са водом).

Како су у чврстом саставу молекули компактнијег распореда, недостају им слободе у кретању и имају нижу просечну енергију. Да би дошло до преласка чврсто-течна, молекули или атоми чврсте супстанце морају да вибрирају већим брзинама, апсорбујући топлоту.

Док вибрира, скуп молекула се одваја који се састају и формирају прву кап. Дакле, фузија није ништа друго до топљење чврстоће изазвано дејством топлоте. Што је виша температура, брже ће се талог растопити.

Конкретно, фузија може довести до стварања тунела и пора унутар чврстог материјала. То се може показати кроз посебан експеримент за децу.

Мешавине чврстих смеша и емулзија

Извор: Пикабаи

Сладолед

Топљење се односи на топљење твари или смеше. Израз се такође користи за топљење других супстанци које нису строго класификоване као чврсте супстанце: емулзије.

Идеалан пример је сладолед. То су емулзије замрзнуте воде (а у неким и кристализоване), ваздуха и масти (млеко, павлака, какао, путер, итд.).

Сладолед се топи или топи зато што лед премашује своју тачку топљења, ваздух почиње да излази, а течност завршава повлачећи остале компоненте.

Хемија сладоледа је изузетно сложена и представља тачку интересовања и радозналости када се разматра дефиниција фузије.

Слатки и слани лед

Што се тиче осталих чврстих смеша, за аналитичке сврхе се не може правилно говорити; то јест, није пресудан критеријум за идентификовање једне или више супстанци. Када се једна компонента растопи, смеша се раствара у течној фази, што је дијагонално супротно таложењу.

На пример, чврста смеша леда-шећера и соли у потпуности ће се растопити чим се лед почне топити. Пошто су шећер и сол веома растворљиви у води, раствориће их, али то не значи да су се шећер и сол истопили.

Примери

У кухињи

Неки уобичајени примери фузије могу се наћи у кухињи. Маслац, чоколаде, жвакаће гуме и други слаткиши топе се ако примају директну топлоту од сунца или ако су затворени у топлим просторијама. Неки бомбони, попут марсхмаллов-а, намерно се топе ради најбољег уживања у њиховим укусима.

Многи рецепти кажу да један или више састојака прво треба растопити пре додавања. У ове састојке спадају и сиреви, масти и мед (веома вискозни).

У украсима

За украшавање одређених простора и предмета користе се метали, стакло и керамика различитог дизајна. Ови украси могу се видети на тераси зграде, стаклу и мозаицима неких зидова или на предметима за продају унутар драгуљара.

Сви су састављени од материјала који се топе на врло високим температурама, па их прво треба истопити или омекшати како би их обрађивали и давали им жељене облике.

Управо овде се ради са жарном лампом, као што то раде ковачи у производњи оружја, алата и других предмета. Исто тако, фузија омогућава добијање легура заваривањем два или више метала у различитим масним пропорцијама.

Од растаљеног стакла можете креирати украсне фигуре попут коња, лабудова, мушкараца и жена, сувенира за путовања итд.

У природи

Главни примери топљења у природи могу се видети у топљењу ледених бријега; у лави је мешавина стена растопила од велике врућине у вулканима; и у кори планете, где преовладава присуство течних метала, посебно гвожђа.

Тачке топљења најчешћих материја

Ниже су наведене уобичајене материје са њиховим талиштем:

-Црно, 0 ° Ц

-Парафин, 65.6ºЦ

-Коколаде, 15.6-36.1ºЦ (имајте на уму да је температурни опсег, јер постоје чоколаде које се топе на нижим или вишим температурама)

-Палмитинска киселина, 63ºЦ

-Агар, 85ºЦ

-Фосфор, 44ºЦ

-Алуминијум, 658ºЦ

-Калцијум, 851ºЦ

-Злата, 1083ºЦ

-Копер, 1083ºЦ

-Ирон, 1530ºЦ

–Жива, -39ºЦ (течна је на собној температури)

-Метан гас, -182ºЦ

-Етанол, -117ºЦ

-Графит угљен, 4073ºЦ

-Дијамантни угаљ, 4096ºЦ

Као што се може видети, метали, углавном због својих металних веза, имају највише тачке топљења. Међутим, угљеник их прелази упркос ковалентним везама, али са врло стабилним молекуларним аранжманима.

Мали, аполарни молекули, попут метана и етанола, не делују довољно снажно да остану чврсти на собној температури.

Из остатка, јачина међумолекуларних интеракција унутар чврстог материјала може се закључити мерењем тачке топљења. Чврста супстанца која подноси горуће температуре мора имати врло стабилну структуру.

Генерално, неполарне ковалентне чврсте супстанце имају ниже тачке топљења у односу на поларне, јонске и металне ковалентне чврсте материје.

Експериментирајте да објасните фузију за децу и адолесценте

Шарене ледене куполе

Ово је можда један од уметничких и најједноставнијих експеримената да се деци објасни фузија. Потребан вам је:

-Неке плоче, на начин да када вода смрзне у њима, формирају куполе

-Велика посуда да се обезбеди површина на којој се лед може растопити без изазивања хаоса

-Сал (може бити најјефтинија на тржишту)

-Бегетско бојење и капаљка или кашика за додавање

Након што се добију ледене куполе и ставе на лежиште, на њихову површину додаје се релативно мала количина соли. Сам контакт соли са ледом проузроковаће реке воде које ће влажити пладањ.

То је зато што лед има високи афинитет соли, а настаје раствор чија је талишта нижа од леда.

Неколико капи боје хране додају се куполама. Боја ће продријети у тунеле куполе и све њене поре, као прве посљедице њеног топљења. Резултат је карневал боја заробљених унутар леда.

Коначно, боје ће се помешати у води у послужавнику, пружајући још један визуелни спектакл малим гледаоцима.

Термални ормар

У ормару који контролише температуру, велики број супстанци може се сместити у контејнере отпорне на топлоту. Сврха овог експеримента је показати тинејџерима да свака супстанца има своју тачку топљења.

Које супстанце се могу изабрати? Логично је да ни метали ни соли не могу ући у кабинет, пошто се топе на температурама изнад 500 ° Ц (кабинет би се растопио).

Стога се са листе супстанци могу одабрати оне које не прелазе 100 ° Ц, на пример: жива (под претпоставком да се у ормару може охладити испод -40 ° Ц), лед, чоколада, парафин и палмитинска киселина.

Тинејџери (и деца такође) би гледали како се жива претвара у металну црну течност; а затим топљење белог леда, чоколадних палица, палмитинске киселине и на крају парафинске свеће.

Да бисмо објаснили зашто се парафин топи на вишим температурама од чоколаде, биће потребно анализирати његове структуре.

Ако су и парафинска и палмитинска киселина органска једињења, прва се мора састојати од тежег молекула или више поларних молекула (или обоје истовремено). Давање објашњења таквим запажањима може се оставити као домаћи задатак за студенте.

Референце

1. Ван'т Хул Ј. (24. јула 2012). Топли научни експеримент са соли и течним акварелом. Опоравило од: артфулпарент.цом
2. Тобин, Децлан. (2018). Забавне чињенице о тачки топљења за децу. Лака наука за децу. Опоравак од: еасисциенцефоркидс.цом
3. Сарах. (2015., 11. јуна). Једноставан научни експеримент за децу: шта се топи на сунцу? Снажна забава за дечаке и девојчице. Опоравак од: фругалфун4боис.цом
4. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
5. х2г2. (03.10.2017). Тачке топљења неких уобичајених супстанци. Опоравак од: х2г2.цом
6. Отворени универзитет. (2006-08-03). Тачке топљења. Опоравак од: опен.еду
7. Лумен, Хемија за не-мајоре. (сф) Тачка топљења. Опоравак од :урс.луменлеарнинг.цом
8. Гиллеспие, Цлаире. (13. априла 2018.). Који фактори утичу на тачку топљења? Сциацхинг. Опоравило од: сциацхинг.цом