FUSION: VAD DEN BESTÅR AV, EXEMPEL OCH EXPERIMENT - KEMI - 2026

Den fusion är förändringen av tillstånd från fast till vätska för en substans i ett temperaturområde. Om ämnet har en hög renhetsgrad motsvarar intervallet en specifik temperatur: smältpunkten. Och när det finns en viss grad av föroreningar representeras smältpunkten av ett intervall (t.ex. 120-122 ° C).

Det är en av de vanligaste fysiska processerna i naturen. Fastämnen absorberar värme och höjer temperaturen tills de första vätskedropparna börjar bildas. Sedan följer andra droppar de första, och så länge allt fast ämne inte har smält, förblir temperaturen konstant.

Källa: Pixabay

Varför? Eftersom all värme förbrukas för att producera mer vätska istället för att värma den senare. Därför har det fasta ämnet och vätskan samma temperatur och samexisterar i jämvikt. Om värmeförsörjningen är konstant, hamnar jämvikten upp till den fullständiga vätskebildningen.

Av denna anledning, när en isstalaktit börjar smälta på våren, när tillståndsförändringen har börjat kommer den inte att sluta förrän den har omvandlats till flytande vatten. På bilden ovan kan man se att även iskristaller flyter i en hängande droppe.

Att bestämma smältpunkten för ett okänt ämne är ett utmärkt test för att identifiera det (så länge det inte innehåller många föroreningar).

Det avslöjar också hur starka interaktioner är mellan molekylerna som utgör det fasta ämnet; när den smälter vid högre temperaturer, desto starkare blir dess intermolekylära krafter.

Vad är fusionen?

Fusion består av en förändring av tillstånd från fast till vätska. Molekylerna eller atomerna i vätskan har en högre genomsnittlig energi när de rör sig, vibrerar och roterar med högre hastigheter. Som en följd av detta skapar detta en ökning av det intermolekylära utrymmet och därför en ökning i volym (även om detta inte är fallet med vatten).

Liksom i det fasta materialet finns molekylerna i ett mer kompakt arrangemang, de saknar friheter i sin rörelse, och de har en lägre genomsnittlig energi. För att fast-vätskeövergången ska ske måste molekylerna eller atomerna i det fasta materialet vibrera vid högre hastigheter genom att absorbera värme.

När den vibrerar, separerar en uppsättning molekyler som sammanförs för att bilda den första droppen. Och så är fusion ingenting annat än en smältning av det fasta ämnet som orsakas av effekten av värme. Ju högre temperatur, desto snabbare smälter det fasta ämnet.

I synnerhet kan fusion leda till att tunnlar och porer bildas i det fasta ämnet. Detta kan demonstreras genom ett speciellt experiment för barn.

Smälter av fasta blandningar och emulsioner

Källa: Pixabay

Glassen

Smältning avser värmesmältning av ett ämne eller en blandning. Emellertid har termen också använts för att referera till smältning av andra ämnen som inte strikt klassificeras som fasta ämnen: emulsioner.

Det ideala exemplet är glass. Det är emulsioner av fryst vatten (och i vissa, kristalliserat), med luft och fetter (mjölk, grädde, kakao, smör, etc.).

Glassen smälter eller smälter eftersom isen överskrider sin smältpunkt, luften börjar fly och vätskan hamnar i att dra resten av dess komponenter.

Glassens kemi är extremt komplex och representerar en intressepunkt och nyfikenhet när man överväger definitionen av fusion.

Söt och salt is

Med avseende på andra fasta blandningar kan man inte korrekt tala om en smältpunkt för analytiska ändamål; det är, det är inte ett avgörande kriterium för att identifiera ett eller flera ämnen. I en blandning, när en komponent smälter, kan de andra lösa sig i vätskefasen, som är diagonalt motsatt till en nedsmältning.

Till exempel smälter en fast is-socker-salt-blandning helt så snart isen börjar smälta. Eftersom socker och salt är mycket lösliga i vatten kommer det att lösa upp dem, men det betyder inte att sockret och saltet har smält.

exempel

I köket

Några vanliga exempel på fusion finns i köket. Knappar, choklad, tuggummi och andra godis smälter om de får direkt värme från solen eller om de är inneslutna i varma utrymmen. Vissa godisar, som marshmallows, smälts avsiktligt för att njuta av deras smaker.

Många recept anger att en eller flera ingredienser först måste smälts innan de tillsätts. Ost, fett och honung (mycket viskös) är också bland dessa ingredienser.

I prydnaderna

För att dekorera vissa utrymmen och föremål används metaller, glas och keramik med olika utföranden. Dessa prydnader kan ses på terrassen i en byggnad, i glaset och mosaikerna i vissa väggar eller på föremålen till salu i juvelerare.

Alla består av material som smälter vid mycket höga temperaturer, så de måste först smälta eller mjukas för att bearbeta dem och ge dem önskade former.

Det är här som glödjärn bearbetas, som smeder gör vid tillverkning av vapen, verktyg och andra föremål. På samma sätt tillåter fusion att man får legeringar genom att svetsa två eller flera metaller i olika massproportioner.

Från smält glas kan du skapa dekorativa figurer som hästar, svanar, män och kvinnor, resesouvenirer etc.

I naturen

De viktigaste exemplen på smältning i naturen kan ses i smältningen av isberg. i lava, en blandning av stenar smält av den intensiva värmen inuti vulkaner; och i jordskorpan, där förekomsten av flytande metaller dominerar, särskilt järn.

Smältpunkter för de vanligaste ämnena

Nedan listas en serie vanliga ämnen med deras respektive smältpunkter:

-Ice, 0 ° C

-Paraffin, 65,6 ° C

-Choklad, 15,6-36,1 ºC (Observera att det är ett temperaturområde, eftersom det finns choklad som smälter vid lägre eller högre temperaturer)

-Palmitinsyra, 63 ° C

-Agar, 85 ° C

-Fosfor, 44 ºC

-Aluminum, 658ºC

-Kalcium, 851 ºC

-Guld, 1083ºC

-Koppar, 1083ºC

-Järn, 1530ºC

–Mercury, -39ºC (det är flytande vid rumstemperatur)

-Metangas, -182ºC

-Etanol, -117 ºC

-Grafitt kol, 4073 ºC

-Diamond kol, 4096 ºC

Som kan ses har metaller, på grund av deras metalliska bindningar, de högsta smältpunkterna. Emellertid överskrider kolet trots att de har kovalenta bindningar, men med mycket stabila molekylarrangemang.

Små, apolära molekyler, såsom metangas och etanol, samverkar inte tillräckligt starkt för att förbli fast vid rumstemperatur.

Från övrigt kan styrkan hos intermolekylära interaktioner i det fasta fastställas genom att mäta dess smältpunkt. Ett fast material som tål brinnande temperaturer måste ha en mycket stabil struktur.

I allmänhet har icke-polära kovalenta fasta ämnen lägre smältpunkter än polära, joniska och metalliska kovalenta fasta ämnen.

Experiment för att förklara fusion för barn och ungdomar

Färgglada iskupoler

Detta är kanske ett av de mest konstnärliga och enkla experimenten för att förklara fusion för barn. Du behöver:

-Vissa plattor på ett sådant sätt att när vattnet fryser i dem bildar de kupoler

-Et stort bricka för att säkerställa en yta där is kan smälta utan att orsaka förödelse

-Salt (kan vara det billigaste på marknaden)

-Vegetable färg och en dropper eller en sked för att lägga till dem

När iskuporna har erhållits och placerats på brickan tillsätts en relativt liten mängd salt till deras yta. Bara kontakten av saltet med isen kommer att orsaka floder med vatten som kommer att blöta brickan.

Detta beror på att is har en hög affinitet för salt och en lösning uppstår vars smältpunkt är lägre än för is.

Några droppar matfärgning läggs sedan till kupolerna. Färgen kommer att tränga igenom kupolens tunnlar och alla dess porer, som de första konsekvenserna av smältningen. Resultatet är ett karneval av färger fångade inuti isen.

Slutligen kommer färgämnena att blandas i vattnet i facket, vilket ger ett annat visuellt skådespel för de lilla åskådarna.

Värmeskåp

I ett temperaturkontrollerat skåp kan ett antal ämnen placeras i värmebeständiga behållare. Syftet med detta experiment är att visa tonåringar att varje substans har sin egen smältpunkt.

Vilka ämnen kan väljas? Logiskt kan varken metaller eller salter komma in i skåpet eftersom de smälter vid temperaturer över 500 ° C (skåpet skulle smälta).

Därför kan man från listan över ämnen välja de som inte överstiger 100 ° C, till exempel: kvicksilver (förutsatt att skåpet kan kylas under -40 ° C), is, choklad, paraffin och palmitinsyra.

Tonåringar (och barn) skulle se kvicksilver förvandlas till en metallisk svart vätska; och sedan smältningen av den vita isen, chokladstängerna, palmitinsyran och slutligen paraffinljuset.

För att förklara varför paraffin smälter vid högre temperaturer än choklad är det nödvändigt att analysera dess strukturer.

Om både paraffin och palmitinsyra är organiska föreningar måste den förstnämnda bestå av en tyngre molekyl, eller en mer polär molekyl (eller båda samtidigt). Att ge en förklaring av sådana observationer kan lämnas som läxor för eleverna.

referenser

1. Van't Hul J. (24 juli 2012). Smältande isvetenskapligt experiment med salt och flytande akvareller. Återställd från: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Roliga fakta om smältpunkt för barn. Lätt vetenskap för barn. Återställs från: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (2015, 11 juni). Enkelt vetenskapligt experiment för barn: Vad smälter i solen? Frigörande kul för pojkar och flickor. Återställd från: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
5. h2g2. (3 oktober 2017). Smältpunkter för några vanliga ämnen. Återställd från: h2g2.com
6. Det öppna universitetet. (2006-08-03). Smältpunkter. Återställd från: open.edu
7. Lumen, kemi för icke-huvudpersoner. (Sf). Smältpunkt. Återställd från: kurser.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13 april 2018). Vilka faktorer påverkar smältpunkten? Sciencing. Återställd från: sciencing.com