FUSJON: HVA DEN BESTÅR AV, EKSEMPLER OG EKSPERIMENT - KJEMI - 2026

Den fusjon er endringen av tilstand fra fast til flytende for en substans i et temperaturområde. Hvis stoffet har en høy grad av renhet, tilsvarer området en spesifikk temperatur: smeltepunktet. Og når det er en viss grad av urenheter, er smeltepunktet representert med et område (f.eks. 120-122 ° C).

Det er en av de vanligste fysiske prosessene i naturen. Faststoffer tar opp varme og hever temperaturen til de første dråpene væske begynner å danne seg. Deretter følger andre dråper de første, og så lenge alt fast stoff ikke har smeltet, forblir temperaturen konstant.

Kilde: Pixabay

Hvorfor? Fordi all varmen forbrukes for å produsere mer væske, i stedet for å varme den sistnevnte. Derfor har det faste stoffet og væsken samme temperatur og sameksisterer i likevekt. Hvis varmetilførselen er konstant, endres likevekten med å skifte til fullstendig dannelse av væske.

Av denne grunn, når en isstalaktitt begynner å smelte om våren, når endringen av tilstanden har begynt, vil den ikke slutte før den har blitt omdannet til flytende vann. På bildet over kan det sees at til og med iskrystaller flyter inne i en hengende dråpe.

Å bestemme smeltepunktet for et ukjent stoff er en utmerket test for å identifisere det (så lenge det ikke inneholder mange urenheter).

Det avslører også hvor sterke interaksjoner er mellom molekylene som utgjør det faste stoffet; når den smelter ved høyere temperaturer, jo sterkere vil den intermolekylære kreftene være.

Hva er fusjonen?

Fusjon består av en endring av tilstand fra faststoff til væske. Molekylene eller atomene i væsken har en høyere gjennomsnittlig energi når de beveger seg, vibrerer og roterer med høyere hastigheter. Som en konsekvens av dette skaper dette en økning i intermolekylært rom og derfor en økning i volum (selv om dette ikke er tilfelle med vann).

Som i faststoffet er molekylene i et mer kompakt arrangement, de mangler friheter i bevegelsen, og de har et lavere gjennomsnittlig energi. For at den faste væskeovergangen skal skje, må molekylene eller atomene i det faste stoffet vibrere med høyere hastigheter ved å absorbere varme.

Når det vibrerer, skilles et sett med molekyler som kommer sammen for å danne den første dråpen. Og slik er fusjon ikke annet enn en smelting av det faste stoffet forårsaket av effekten av varme. Jo høyere temperatur, jo raskere smelter det faste stoffet.

Spesielt kan fusjon føre til dannelse av tunneler og porer i faststoffet. Dette kan demonstreres gjennom et dedikert eksperiment for barn.

Smelter av faste blandinger og emulsjoner

Kilde: Pixabay

Iskremen

Smelting refererer til varmesmeltingen av et stoff eller en blanding. Imidlertid har begrepet også blitt brukt for å referere til smelting av andre stoffer som ikke strengt klassifiseres som faste stoffer: emulsjoner.

Det ideelle eksemplet er is. De er emulsjoner av frossent vann (og i noen, krystallisert), med luft og fett (melk, fløte, kakao, smør, etc.).

Isen smelter eller smelter fordi isen overskrider smeltepunktet, luften begynner å rømme, og væsken ender med å dra resten av komponentene.

Kjemien til is er ekstremt kompleks, og representerer et interessepunkt og nysgjerrighet når man vurderer definisjonen av fusjon.

Søt og salt is

Når det gjelder andre faste blandinger, kan man ikke snakke om et smeltepunkt for analytiske formål; det vil si at det ikke er et avgjørende kriterium for å identifisere ett eller flere stoffer. Når en komponent smelter i en blanding, kan de andre oppløses i væskefasen, som er diagonalt motsatt av en nedbrytning.

For eksempel vil en fast is-sukker-salt-blanding smelte fullstendig så snart isen begynner å smelte. Siden sukker og salt er veldig løselig i vann, vil det løse dem opp, men det betyr ikke at sukkeret og saltet har smeltet.

eksempler

På kjøkkenet

Noen vanlige eksempler på fusjon finner du på kjøkkenet. Butters, sjokolade, tyggegummi og andre søtsaker smelter hvis de får direkte varme fra solen, eller hvis de er innelukket i varme områder. Noen karameller, som marshmallows, smeltes med vilje for best mulig glede av smakene deres.

Mange oppskrifter oppgir at en eller flere ingredienser først må smeltes før de tilsettes. Oster, fett og honning (veldig tyktflytende) er også blant disse ingrediensene.

I ornamentene

For å dekorere bestemte mellomrom og gjenstander, brukes metaller, glass og keramikk med forskjellige design. Disse ornamentene kan sees på terrassen til en bygning, i glasset og mosaikkene til noen vegger, eller på gjenstandene som er til salgs i juvelerene.

Alle er sammensatt av materialer som smelter ved veldig høye temperaturer, så de må først smelte eller myke for å bearbeide dem og gi dem de ønskede formene.

Det er her da glødende jern blir bearbeidet, slik smeder gjør i produksjonen av våpen, verktøy og andre gjenstander. På samme måte tillater fusjon å oppnå legeringer ved å sveise to eller flere metaller i forskjellige masseproporsjoner.

Fra smeltet glass kan du lage dekorative figurer som hester, svaner, menn og kvinner, reisesvenirer, etc.

I naturen

De viktigste eksemplene på smelting i naturen kan sees ved smelting av isfjell; i lava, en blanding av steiner smeltet av den intense varmen inne i vulkaner; og i jordskorpen, der tilstedeværelsen av flytende metaller dominerer, spesielt jern.

Smeltepunkter for mest vanlige stoffer

En serie vanlige stoffer med deres respektive smeltepunkter er listet opp nedenfor:

-I, 0 ° C

-Paraffin, 65,6 ºC

-Sjokolade, 15,6-36,1 ºC (merk at det er et temperaturområde, fordi det er sjokolade som smelter ved lavere eller høyere temperaturer)

-Palmitinsyre, 63 ºC

-Bar, 85 ºC

-Fosfor, 44 ºC

-Aluminum, 658ºC

-Kalsium, 851 ºC

-Gold, 1083ºC

-Kobber, 1083ºC

-Iron, 1530ºC

–Sølv, -39ºC (det er flytende ved romtemperatur)

-Metangass, -182 ºC

-Ethanol, -117 ºC

-Grafitt karbon, 4073 ºC

-Diamond kull, 4096 ºC

Som det fremgår har metall generelt på grunn av deres metalliske bindinger de høyeste smeltepunktene. Imidlertid overskrider karbon dem til tross for at de har kovalente bindinger, men med veldig stabile molekylære arrangementer.

Små, apolare molekyler, for eksempel metangass og etanol, samvirker ikke sterkt nok til å forbli faste ved romtemperatur.

Fra resten kan styrken av intermolekylære interaksjoner i faststoffet utledes ved å måle smeltepunktet. Et fast stoff som tåler brennende temperaturer, må ha en veldig stabil struktur.

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

Eksperiment for å forklare fusjon for barn og unge

Fargerike ishuler

Dette er kanskje et av de mest kunstneriske og enkle eksperimentene for å forklare fusjon for barn. Du trenger:

-Noen plater, på en slik måte at når vannet fryser i dem, danner de kupler

-Et stort brett for å sikre en overflate hvor isen kan smelte uten å forårsake ødeleggelser

-Salt (kan være det billigste på markedet)

-Vegetbar fargelegging, og en dropper eller en skje for å legge dem til

Når ishulene er oppnådd og lagt på brettet, tilsettes en relativt liten mengde salt til overflaten deres. Bare saltets kontakt med isen vil føre til elver med vann som vil våte brettet.

Dette er fordi is har en høy affinitet for salt, og det oppstår en løsning hvis smeltepunkt er lavere enn is.

Noen få dråper konditorfarge blir deretter tilsatt kuplene. Fargen vil trenge gjennom kuppelens tunneler og alle porene, som de første konsekvensene av smeltingen. Resultatet er et karneval av farger fanget inne i isen.

Til slutt vil fargestoffene blande seg i vannet i brettet, og gi et annet visuelt opptog til de små tilskuerne.

Termisk skap

I et temperaturkontrollert skap kan et antall stoffer plasseres i varmebestandige containere. Hensikten med dette eksperimentet er å vise tenåringer at hvert stoff har sitt eget smeltepunkt.

Hvilke stoffer kan velges? Logisk nok kan verken metaller eller salter komme inn i skapet, da de smelter ved temperaturer over 500 ° C (skapet ville smelte).

Fra stofflisten kan man derfor velge de som ikke overskrider 100 ºC, for eksempel: kvikksølv (forutsatt at skapet kan avkjøles under -40 ºC), is, sjokolade, parafin og palmitinsyre.

Tenåringer (og barn også) ville se kvikksølv bli til en metallisk svart væske; og deretter smeltingen av den hvite isen, sjokoladestengene, palmitinsyren og til slutt parafinlyset.

For å forklare hvorfor parafin smelter ved høyere temperaturer enn sjokolade, vil det være nødvendig å analysere strukturer.

Hvis både parafin og palmitinsyre er organiske forbindelser, må førstnevnte bestå av et tyngre molekyl, eller et mer polart molekyl (eller begge deler samtidig). Å gi en forklaring på slike observasjoner kan være lekser for studentene.

referanser

1. Van't Hul J. (24. juli 2012). Smelting Ice Science Eksperiment med salt og flytende akvareller. Gjenopprettet fra: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Morsomme fakta om smeltepunkt for barn. Enkel vitenskap for barn. Gjenopprettet fra: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (2015, 11. juni). Enkelt vitenskapelig eksperiment for barn: Hva smelter i solen? Frrugal moro for gutter og jenter. Gjenopprettet fra: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Læring.
5. h2g2. (3. oktober 2017). Smeltepunkter for noen vanlige stoffer. Gjenopprettet fra: h2g2.com
6. Det åpne universitetet. (2006-08-03). Smeltepunkter. Gjenopprettet fra: open.edu
7. Lumen, kjemi for ikke-hovedfag. (SF). Smeltepunkt. Gjenopprettet fra: kurs.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13. april 2018). Hvilke faktorer påvirker smeltepunktet? Sciencing. Gjenopprettet fra: sciencing.com