Fusie in wat het bestaat, voorbeelden en experimenten

de fusie het is de verandering van toestand van vast naar vloeibaar voor een stof in een temperatuurbereik. Als de stof een hoge mate van zuiverheid heeft, komt de marge overeen met een specifieke temperatuur: het smeltpunt. En wanneer er een zekere mate van onzuiverheden is, wordt het smeltpunt weergegeven door een bereik (bijvoorbeeld 120-122ºC).

Het is een van de meest voorkomende fysieke processen in de natuur. De vaste stoffen absorberen warmte en verhogen de temperatuur totdat de eerste druppels vloeistof beginnen te vormen. Daarna volgen andere druppels de eerste en hoewel de vaste stof niet is gesmolten, blijft de temperatuur constant.

Waarom? Omdat alle warmte wordt verbruikt om meer vloeistof te produceren, in plaats van deze te verwarmen. Daarom hebben de vaste stof en de vloeistof dezelfde temperatuur en coëxisteren in evenwicht. Als de toevoer van warmte constant is, wordt het evenwicht verplaatst naar de volledige formatie van vloeistof.

Om deze reden, wanneer een ijsstalactiet in de lente begint te smelten, zal het, eenmaal de verandering van de toestand is begonnen, niet eindigen totdat het in vloeibaar water is veranderd. In de bovenstaande afbeelding is te zien dat zelfs ijskristallen in een hangende druppel drijven.

De bepaling van het smeltpunt van een onbekende stof is een uitstekende test om het te identificeren (zolang het niet veel onzuiverheden bevat).

Het laat ook zien hoe sterk de interacties zijn tussen de moleculen waaruit de vaste stof bestaat; tijdens het stichten op hogere temperaturen, hoe sterker zijn intermoleculaire krachten zullen zijn.

index

• 1 Waaruit bestaat de fusie??
  • 1.1 Smelten van vaste mengsels en emulsies
• 2 voorbeelden
  • 2.1 In de keuken
  • 2.2 In de versieringen
  • 2.3 In de natuur
• 3 Fusion-punten van de meest voorkomende stoffen
• 4 Experiment om de fusie voor kinderen en adolescenten uit te leggen
  • 4.1 Kleurrijke ijskoepels
  • 4.2 Thermische kast
• 5 Referenties

Waaruit bestaat de fusie??

De fusie bestaat uit een verandering van toestand van vast naar vloeibaar. De moleculen of atomen in de vloeistof bezitten een hogere gemiddelde energie, omdat ze bewegen, trillen en roteren bij hogere snelheden. Dit resulteert in een toename van de intermoleculaire ruimte en dus in een toename van het volume (hoewel dit niet het geval is met water).

Net als in de vaste stof zijn de moleculen in een compactere opstelling, ze missen vrijheden in hun beweging en ze hebben een lagere gemiddelde energie. Om de overgang van vaste stof naar vloeistof te laten plaatsvinden, moeten de moleculen of atomen van de vaste stof bij hogere snelheden trillen door warmte te absorberen.

Terwijl ze trillen, scheiden ze een aantal moleculen die bij elkaar komen om de eerste druppel te vormen. En dus is de fusie niets meer dan een smelten van de vaste stof veroorzaakt door het effect van warmte. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de fusie van de vaste stof.

In het bijzonder kan de fusie plaats maken voor de vorming van tunnels en poriën in de vaste stof. Dit kan worden aangetoond door een speciaal experiment voor kinderen.

Smelten van vaste mengsels en emulsies

Het ijs

Fusie verwijst naar het smelten van een stof of mengsel door warmte. De term is echter ook gebruikt om te verwijzen naar het smelten van andere stoffen die niet strikt classificeren als vaste stoffen: emulsies.

Het ideale voorbeeld ligt in ijs. Ze zijn emulsies van bevroren water (en in sommige, gekristalliseerd), met lucht en vetten (melk, room, cacao, boter, enz.).

Het ijs smelt of smelt omdat het ijs zijn smeltpunt overschrijdt, de lucht begint te ontsnappen en de vloeistof uiteindelijk de rest van de componenten versleept.

De chemie van ijs is buitengewoon complex en vertegenwoordigt een punt van interesse en nieuwsgierigheid bij het beschouwen van de definitie van fusie.

Zoet en zout ijs

Met betrekking tot andere vaste mengsels, kan men niet goed spreken van een smeltpunt voor analytische doeleinden; dat wil zeggen, het is geen beslissend criterium om een ​​of meerdere stoffen te identificeren. In een mengsel, wanneer een component smelt, kunnen de andere oplossen in de vloeibare fase, diagonaal tegenovergesteld aan een fusie.

Een vast mengsel van ijs-suiker-zout smelt bijvoorbeeld volledig zodra het ijs smelt. Aangezien suiker en zout zeer oplosbaar zijn in water, lost het ze op, maar dit betekent niet dat suiker en zout zijn gesmolten.

Voorbeelden

In de keuken

Enkele veelvoorkomende voorbeelden van fusion zijn te vinden in de keuken. Boters, chocolaatjes, kauwgom en andere zoetigheden smelten als ze rechtstreeks de warmte van de zon ontvangen of als ze in hete ruimten worden opgesloten. Sommige snoepjes, zoals marshmallows, zijn opzettelijk gesmolten voor het beste genot van hun smaken.

Veel recepten geven aan dat een of meer ingrediënten eerst moeten smelten voordat ze worden toegevoegd. Kazen, vetten en honing (zeer stroperig) behoren ook tot deze ingrediënten.

In versieringen

Voor het decoreren van bepaalde ruimtes en objecten worden gebruikte metalen, glas en keramiek met verschillende ontwerpen gebruikt. Deze versieringen zijn te zien op het terras van een gebouw, in de kristallen en mozaïeken van sommige muren, of in de artikelen te koop in de Jewelries.

Alle zijn samengesteld uit materialen die bij zeer hoge temperaturen smelten, dus ze moeten eerst smelten of verzachten om te werken en ze de gewenste vormen geven.

Hier werk je met gloeiend ijzer, zoals smeden doen bij het maken van wapens, gereedschappen en andere objecten. Ook maakt de fusie het verkrijgen van de legeringen mogelijk bij het lassen van twee of meer metalen in verschillende gewichtsverhoudingen.

Van gesmolten glas kunt u decoratieve figuren maken zoals paarden, zwanen, mannen en vrouwen, reisherinneringen, enz..

In de natuur

De belangrijkste voorbeelden van fusie in de natuur zijn te zien in het smelten van ijsbergen; in de lava smolt een mengsel van rotsen door de intense hitte in de vulkanen; en in de aardkorst, waar de aanwezigheid van vloeibare metalen overheerst, vooral ijzer.

Smeltpunten van de meest voorkomende stoffen

Hierna volgt een lijst van veel voorkomende stoffen met hun respectieve smeltpunten:

-IJs, 0ºC

-Paraffine, 65.6 ° C

-Chocolade, 15,6 - 36,1 ºC (merk op dat het een temperatuurbereik is, omdat er chocolaatjes zijn die smelten bij lagere of hogere temperaturen)

-Palmitinezuur, 63 ° C

-Agar, 85ºC

-Fosfor, 44 ° C

-Aluminium, 658ºC

-Calcium, 851ºC

-Goud, 1083ºC

-Koper, 1083ºC

-IJzer, 1530ºC

-Kwik, -39ºC (het is vloeibaar bij kamertemperatuur)

-Methaangas, -182ºC

-Ethanol, -117ºC

-Grafiet koolstof, 4073ºC

-Diamant-koolstof, 4096ºC

Zoals te zien hebben metalen over het algemeen, vanwege hun metaalverbindingen, de hoogste smeltpunten. Steenkool overwint ze echter ondanks covalente bindingen, maar met zeer stabiele moleculaire arrangementen.

Kleine en apolaire moleculen, zoals methaangas en ethanol, hebben geen interacties die sterk genoeg zijn om in vaste toestand te blijven bij kamertemperatuur.

Voor het overige kan de sterkte van intermoleculaire interacties in de vaste stof worden afgeleid door het smeltpunt te meten. Een vaste stof die verzengende temperaturen ondersteunt, moet een zeer stabiele structuur hebben.

In het algemeen hebben apolaire covalente vaste stoffen lagere smeltpunten dan polaire, ionische en metallische covalente vaste stoffen.

Experiment om de fusie voor kinderen en adolescenten uit te leggen

Kleurrijke ijskoepels

Dit is misschien een van de meest artistieke en eenvoudige experimenten om fusie met kinderen uit te leggen. Je hebt nodig:

-Sommige gerechten, op zo'n manier dat ze bij het invriezen van het water erin koepels vormen

-Een groot blad om een ​​oppervlak te garanderen waar je het ijs kunt smelten zonder je te verwoesten

-Zout (misschien wel het goedkoopste in de markt)

-Plantaardige kleurstoffen en een druppelaar of lepel om ze toe te voegen

Nadat de ijskoepels zijn verkregen en op het plateau zijn geplaatst, wordt een relatief kleine hoeveelheid zout aan het oppervlak ervan toegevoegd. Het enige contact van het zout met het ijs, zal rivieren van water veroorzaken die de bak nat maken.

Dit komt omdat het ijs een hoge affiniteit heeft voor zout en er een oplossing optreedt waarvan het smeltpunt lager is dan dat van ijs.

Vervolgens worden een paar druppels kleurstof aan de koepels toegevoegd. De kleur zal de tunnels van de koepel en alle poriën binnendringen, als de eerste gevolgen van het smelten. Het resultaat is een kleurrijk carnaval gevangen in het ijs.

Ten slotte worden de kleurstoffen in het water van de lade gemengd, waardoor de kleine toeschouwers een nieuw visueel spektakel krijgen.

Thermische kast

In een kast met gecontroleerde temperatuur kan een reeks stoffen in hittebestendige containers worden geplaatst. Het doel van dit experiment is om tieners te laten zien dat elke stof zijn eigen smeltpunt heeft.

Welke stoffen kunnen worden gekozen? Logisch gezien kunnen metalen of zouten in de kast komen, omdat ze smelten bij temperaturen boven 500 ° C (de kast zou smelten).

Daarom kan uit de lijst met stoffen worden gekozen die niet hoger zijn dan 100 ° C, bijvoorbeeld: kwik (ervan uitgaande dat de kast kan worden afgekoeld tot minder dan -40 ° C), ijs, chocolade, paraffine en palmitinezuur.

Tieners (en ook kinderen) zouden zien dat kwik verandert in een metaalachtige zwarte vloeistof; en dan het smelten van wit ijs, chocoladerepen, palmitinezuur en ten slotte paraffine-kaars.

Om uit te leggen waarom paraffine smelt bij hogere temperaturen dan chocolade, moeten de structuren worden geanalyseerd.

Als zowel paraffine als palmitinezuur organische verbindingen zijn, moet de eerste bestaan ​​uit een zwaardere molecule of een meer polaire molecule (of beide tegelijkertijd). Het geven van een toelichting op dergelijke observaties kan worden achtergelaten als huiswerk voor de studenten.

referenties

1. Van't Hul J. (24 juli 2012). Smeltend ijs Wetenschapsexperiment met Zout en Vloeibare Aquarellen. Teruggeplaatst van: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Leuke weetjes over smeltpunt voor kinderen. Easy Science for Kids. Teruggeplaatst van: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (11 juni 2015). Eenvoudig wetenschappelijk experiment voor kinderen: wat smelt er in de zon? Frugal Fun voor jongens en meisjes. Teruggeplaatst van: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren.
5. h2g2. (3 oktober 2017). Smeltpunten van enkele veel voorkomende stoffen. Teruggeplaatst van: h2g2.com
6. De Open Universiteit. (3 augustus 2006). Smeltpunten. Teruggeplaatst van: open.edu
7. Lumen, chemie voor niet-majors. (N.D.). Smeltpunt. Teruggeplaatst van: courses.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13 april 2018). Welke factoren beïnvloeden het smeltpunt? Sciencing. Teruggeplaatst van: sciencing.com