FUZIJA: OD ČEGA SE SASTOJE, PRIMJERI I EKSPERIMENTI - KEMIJA - 2025

Fuzija je promjena stanja krute tvari u tekućinu sa za tvar u temperaturnom području. Ako tvar ima visok stupanj čistoće, raspon odgovara određenoj temperaturi: talištu. A kad postoji određeni stupanj nečistoće, talište je predstavljeno rasponom (npr. 120-122 ° C).

To je jedan od najčešćih fizičkih procesa u prirodi. Čvrsti sastojci apsorbiraju toplinu i podižu temperaturu sve dok se ne počnu formirati prve kapi tekućine. Zatim slijede druge kapi koje su prve, i sve dok se sva kruta tvar nije otopila njegova temperatura ostaje konstantna.

Izvor: Pixabay

Zašto? Jer se sva toplina troši za proizvodnju više tekućine, umjesto da se zagrijava potonju. Stoga, kruta tvar i tekućina imaju istu temperaturu i koegzistiraju u ravnoteži. Ako je opskrba toplinom konstantna, ravnoteža završava prelazeći na potpuno stvaranje tekućine.

Iz tog razloga, kada se prolećni stalaktit počne topiti u proljeće, kad promjena stanja započne, neće prestati dok se ne transformira u tekuću vodu. Na gornjoj slici vidi se da čak i ledeni kristali lebde unutar viseće kapljice.

Određivanje tališta nepoznate tvari izvrstan je test za njegovo identificiranje (sve dok ne sadrži mnogo nečistoća).

Također otkriva koliko su jake interakcije između molekula koje čine krutu tvar; što se topi pri višim temperaturama, to će biti jače njegove intermolekularne sile.

Što je spajanje?

Fuzija se sastoji od promjene stanja iz krutog u tekuće. Molekuli ili atomi u tekućini imaju višu prosječnu energiju dok se kreću, vibriraju i okreću se većim brzinama. Kao posljedica toga, to stvara porast međumolekularnog prostora, a samim tim i povećanje volumena (iako to nije slučaj s vodom).

Kako su u krutini molekule kompaktnijeg rasporeda, nedostaju im slobode u kretanju i imaju nižu prosječnu energiju. Da bi došlo do prijelaza kruta tekućina, molekule ili atomi krute tvari moraju vibrirati većim brzinama apsorbirajući toplinu.

Dok vibrira, razdvaja se skup molekula koji se sastaju i formiraju prvu kap. Dakle, fuzija nije ništa drugo do otapanje krute tvari uzrokovano djelovanjem topline. Što je viša temperatura, to će se krutina brže rastopiti.

Konkretno, fuzija može dovesti do stvaranja tunela i pora unutar krute tvari. To se može pokazati kroz poseban eksperiment za djecu.

Mešavine čvrstih smjesa i emulzija

Izvor: Pixabay

Sladoled

Taljenje se odnosi na topljenje tvari ili smjese. Izraz se također upotrebljavao za otapanje drugih tvari koje nisu strogo klasificirane kao krute tvari: emulzije.

Idealan primjer je sladoled. Oni su emulzije smrznute vode (a u nekima i kristalizirane), zraka i masti (mlijeko, vrhnje, kakao, maslac itd.).

Sladoled se topi ili topi zato što led premašuje svoju talište, zrak počinje istjecati, a tekućina završava povlačenjem ostalih komponenti.

Kemija sladoleda izuzetno je složena i predstavlja zanimljivost i znatiželju kad se razmatra definicija fuzije.

Slatki i slani led

Što se tiče ostalih čvrstih smjesa, ne može se u analitičke svrhe govoriti ispravno o talištu; to jest, nije presudan kriterij za identificiranje jedne ili više tvari. Kako se jedna komponenta rastopi, mješavine se mogu rastopiti u tekućoj fazi koja je dijagonalno suprotna talini.

Na primjer, čvrsta smjesa leda-šećera i soli potpuno će se rastopiti čim se led počne topiti. Budući da su šećer i sol u vodi vrlo topljivi, on će ih otopiti, ali to ne znači da su se šećer i sol rastopili.

Primjeri

U kuhinji

Neki uobičajeni primjeri fuzije mogu se naći u kuhinji. Maslac, čokolade, žvakaće gume i drugi slatkiši tope se ako primaju izravnu toplinu od sunca ili ako su zatvoreni u vrućim prostorima. Neki se bomboni, poput marshmallow-a, namjerno tope radi najboljeg uživanja u njihovim okusima.

Mnogi recepti kažu da jedan ili više sastojaka prvo treba otopiti prije dodavanja. U ove sastojke spadaju i siri, masti i med (vrlo viskozni).

U ukrasima

Za ukrašavanje određenih prostora i predmeta koriste se metali, staklo i keramika različitih dizajna. Ovi ukrasi mogu se vidjeti na terasi zgrade, u staklu i mozaicima nekih zidova ili na predmetima za prodaju unutar draguljara.

Svi su sastavljeni od materijala koji se tope na vrlo visokim temperaturama, pa ih prvo treba rastopiti ili omekšati kako bi ih mogli raditi i dati im željene oblike.

Upravo se ovdje radi sa žarnim žaruljama, kao što to rade kovači za izradu oružja, alata i drugih predmeta. Isto tako, fuzija omogućuje dobivanje legura zavarivanjem dva ili više metala u različitim omjerima mase.

Od rastaljenog stakla možete stvoriti ukrasne figure poput konja, labudova, muškaraca i žena, suvenira za putovanja itd.

U prirodi

Glavni primjeri topljenja u prirodi mogu se vidjeti u topljenju ledenih brijega; u lavi se mješavina stijena rastopila od velike vrućine unutar vulkana; i u kori planete, gdje prevladava prisutnost tekućih metala, posebno željeza.

Talište najčešće tvari

Dolje je naveden niz uobičajenih tvari s njihovim talištem:

-Crno, 0 ° C

-Parafin, 65.6ºC

-Kokolade, 15,6-36,1ºC (imajte na umu da je temperaturni raspon, jer postoje čokolade koje se tope na nižim ili višim temperaturama)

-Palmitinska kiselina, 63ºC

-Agar, 85ºC

-Fosfor, 44ºC

-Aluminij, 658ºC

-Kalcij, 851ºC

-Zlata, 1083ºC

-Koper, 1083ºC

-Iron, 1530ºC

–Živa, -39 ° C (tekuća je na sobnoj temperaturi)

-Metan plin, -182ºC

-Etanol, -117ºC

-Grafitni ugljik, 4073ºC

-Dijamantni ugljen, 4096ºC

Kao što se može vidjeti, uglavnom metal ima zbog svojih metalnih veza najveće talište. Međutim, ugljik ih premašuje iako ima kovalentne veze, ali s vrlo stabilnim molekularnim rasporedom.

Male, apolarne molekule, poput plina metana i etanola, ne djeluju dovoljno snažno da ostanu čvrste na sobnoj temperaturi.

Iz ostatka može se zaključiti jačina intermolekularnih interakcija unutar krute tvari mjerenjem njegove točke topljenja. Čvrsta tvar koja podnosi goruće temperature mora imati vrlo stabilnu strukturu.

Općenito, nepolarne kovalentne krute tvari imaju niže talište od polarnih, ionskih i metalnih kovalentnih krutih tvari.

Eksperimentirajte kako biste objasnili fuziju za djecu i adolescente

Šarene ledene kupole

Ovo je možda jedan od umjetničkih i najjednostavnijih eksperimenata kako objasniti fuziju djeci. Trebaš:

-Neke ploče, na način da kada voda smrzne u njima, formiraju kupole

-Velika ladica za osiguravanje površine na kojoj se led može otopiti bez pukotina

-Sal (možda najjeftinija na tržištu)

-Odjelo povrće i kapaljka ili žlica kako biste ih dodali

Nakon što se dobiju ledene kupole i stave na pladanj, na njihovu površinu dodaje se relativno mala količina soli. I sam kontakt soli s ledom uzrokovat će rijeke vode koje će vlažiti pladanj.

To je zato što led ima visoki afinitet prema soli i nastaje otopina čija je talište niža od one leda.

Nekoliko kapi boje hrane dodaju se kupolama. Boja će prodrijeti u tunele kupole i sve njene pore, kao prve posljedice njenog topljenja. Rezultat je karneval boja zarobljenih unutar leda.

Napokon, boje će se miješati u vodi u ladici, pružajući još jedan vizualni spektakl malim gledateljima.

Termički ormar

U ormaru koji kontrolira temperaturu, brojne tvari mogu se staviti u spremnike otporne na toplinu. Svrha ovog eksperimenta je pokazati tinejdžerima da svaka tvar ima svoje talište.

Koje se tvari mogu odabrati? Logično je da ni metali ni soli ne mogu ući u ormar, jer se tope na temperaturama iznad 500 ° C (kabinet bi se rastopio).

Stoga se s popisa tvari mogu odabrati one koje ne prelaze 100 ° C, na primjer: živa (pod pretpostavkom da se ormar može ohladiti ispod -40 ° C), led, čokolada, parafin i palmitinska kiselina.

Tinejdžeri (i djeca također) gledali bi kako se živa pretvara u metalnu crnu tekućinu; a zatim topljenje bijelog leda, čokoladne palice, palmitinske kiseline i na kraju parafinska svijeća.

Da bismo objasnili zašto se parafin topi na višim temperaturama od čokolade, bit će potrebno analizirati njegove strukture.

Ako su i parafinska i palmitinska kiselina organski spojevi, prva se mora sastojati od teže molekule ili više polarne molekule (ili oboje istovremeno). Objašnjenje takvih opažanja moglo bi se ostaviti kao domaća zadaća učenicima.

Reference

1. Van't Hul J. (24. srpnja 2012.). Talište znanstvenog eksperimenta sa solnom i tekućom akvarelom. Oporavilo od: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018.). Zabavne činjenice o talištu za djecu. Laka znanost za djecu. Oporavilo od: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (2015., 11. lipnja). Jednostavan naučni eksperiment za djecu: Što se topi na suncu? Snažna zabava za dječake i djevojčice. Oporavilo od: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
5. h2g2. (03.10.2017.). Točke topljenja nekih uobičajenih tvari. Oporavilo od: h2g2.com
6. Pučko otvoreno učilište. (2006/8/3). Točke topljenja. Oporavak od: open.edu
7. Lumen, Kemija za nemoćnike. (SF). Talište. Oporavak od:urs.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (13. travnja 2018.). Koji čimbenici utječu na talište? Sciencing. Oporavilo od: sciaching.com