Titik pembekuan bagaimana mengira dan contohnya

Dia titik beku Ia adalah suhu di mana bahan mengalami baki peralihan cecair-padat. Semasa bercakap mengenai bahan, ini boleh menjadi kompaun, elemen murni atau campuran. Secara teorinya, semua perkara membeku apabila suhu berkurangan kepada sifar mutlak (0k).

Walau bagaimanapun, suhu yang melampau tidak diperlukan untuk memerhatikan pembekuan cecair. Icebergs adalah salah satu contoh yang paling jelas dari jisim air beku. Juga, fenomena boleh dipantau secara real time melalui mandi nitrogen cecair, atau menggunakan peti sejuk mudah.

Sumber: Pxhere

Apakah perbezaan antara pembekuan dan pemejalan? Bahawa proses pertama sangat bergantung pada suhu, pada kesucian cecair, dan merupakan keseimbangan termodinamik; Walaupun yang kedua lebih berkaitan dengan perubahan dalam komposisi kimia bahan yang menguatkan, walaupun tanpa cecair sepenuhnya (pes).

Oleh itu, pembekuan adalah pemejalan; Tetapi sebaliknya tidak selalu benar. Di samping itu, untuk menolak istilah pemejalan, mesti ada fasa cair seimbang dengan pepejal bahan yang sama; Icebergs mematuhi ini: mereka terapung di air cair.

Oleh itu, pembekuan cecair menghadap pembekuan fasa pepejal akibat penurunan suhu. Tekanan juga mempengaruhi harta fizikal ini, walaupun kesannya lebih rendah dalam cecair dengan tekanan stim yang rendah.

[TOC]

Apakah titik pembekuan?

Apabila suhu turun, purata tenaga kinetik molekul berkurangan, dan oleh itu, perlahan sedikit. Melangkah lebih perlahan dalam cecair, terdapat satu titik di mana mereka berinteraksi cukup untuk membentuk susunan molekul yang teratur; Ini adalah pepejal pertama, dari mana kristal yang lebih besar akan tumbuh.

Sekiranya pepejal pertama ini "goyah" terlalu banyak, maka perlu untuk mengurangkan suhu lebih jauh sehingga molekulnya tetap cukup. Suhu di mana ini sepadan dengan titik pembekuan; Dari situ, keseimbangan cecair-padat ditubuhkan.

Senario sebelumnya berlaku untuk bahan tulen; Tetapi bagaimana jika mereka tidak?

Dalam hal ini, molekul pepejal pertama mesti membetulkannya untuk menggabungkan molekul asing. Akibatnya, suci (atau penyelesaian pepejal) terbentuk, yang memerlukan suhu yang lebih rendah daripada titik pembekuan untuk pembentukannya.

Ia boleh melayani anda: perak nitrat (AgNO3): Struktur, sifat, kegunaan, ketoksikan

Ada yang bercakap mengenai Titik pembekuan berkurangan. Walaupun terdapat lebih banyak molekul asing, atau lebih tepatnya, kekotoran, cecair akan membeku pada suhu yang semakin rendah.

Pembekuan vs kelarutan

Memandangkan campuran dua sebatian, A dan B, apabila suhu turun, ia dibekukan, sementara B tetap cecair.

Senario ini serupa dengan yang baru dijelaskan. Sebahagian daripada A belum dibekukan, dan oleh itu dibubarkan dalam b. Adakah keseimbangan kelarutan lebih daripada perbincangan peralihan cecair-jalur itu?

Kedua -dua deskripsi adalah sah: precipitates atau pembekuan pemisahan dari b ketika suhu turun. Segala -galanya akan dicetuskan apabila tiada apa yang dibubarkan dalam b; yang sama seperti mengatakan bahawa beku sepenuhnya.

Walau bagaimanapun, lebih mudah untuk merawat fenomena dari sudut pandangan pembekuan. Oleh itu, ia bebas mempunyai titik pembekuan yang lebih rendah, sementara B memerlukan suhu yang lebih sejuk.

Walau bagaimanapun, "ais A" benar -benar terdiri daripada pepejal yang mempunyai komposisi yang lebih kaya B; Tetapi B ada juga. Ini kerana A + B adalah campuran homogen, dan oleh itu, sebahagian daripada homogenitas itu dipindahkan ke pepejal beku.

Cara Mengiranya?

Bagaimana titik pembekuan bahan diramalkan atau dikira? Terdapat pengiraan fizikokimia yang membolehkan nilai anggaran titik tersebut di bawah tekanan lain (selain 1AATM, tekanan ambien).

Walau bagaimanapun, mereka mengalir ke entalpi fusion (δ_Fus); Oleh kerana, penggabungan adalah proses ke arah yang bertentangan pembekuan.

Di samping itu, lebih mudah untuk menentukan titik lebur bahan atau campuran daripada titik pembekuannya; Walaupun mereka mungkin kelihatan sama, mereka menunjukkan perbezaan tertentu.

Seperti yang disebutkan dalam bahagian sebelumnya: semakin besar kepekatan kekotoran, semakin besar penurunan titik pembekuan akan. Ini juga boleh dikatakan seperti berikut: semakin rendah pecahan molar x pepejal dalam campuran, ia akan membeku pada suhu yang lebih rendah.

Persamaan keturunan suhu

Persamaan berikut menyatakan dan meringkaskan segala -galanya berkata:

Lnx = -(δ_Fus/R) (1/t - 1/tº) (1)

Di mana r adalah pemalar gas ideal, yang mempunyai penggunaan hampir universal. Tº adalah titik pembekuan biasa (pada tekanan ambien), dan t adalah suhu di mana pepejal akan dibekukan ke pecahan molar x.

Ia boleh melayani anda: penyejatan kimia: Apa yang terdiri, aplikasi dan contoh

Dari persamaan ini, dan selepas satu siri penyederhanaan, berikut diperoleh, lebih dikenali:

Δtc = k_FM (2)

Di mana m adalah molealitas larut atau kekotoran, dan k_F Ia adalah pemalar cryoscopic komponen pelarut atau cecair.

Contoh

Penerangan ringkas mengenai pembekuan beberapa bahan akan diberikan di bawah.

Air

Air membeku sekitar 0ºC. Walau bagaimanapun, nilai ini boleh berkurang jika ia mengandungi larutan yang dibubarkan di dalamnya; Untuk mengatakan, garam atau gula.

Bergantung pada jumlah larutan terlarut, terdapat moraliti yang berbeza m; Dan dengan meningkatkan m, penurunan x, yang nilainya boleh diganti dalam persamaan (1) dan dengan itu jelas t.

Contohnya, jika kaca dengan air diperkenalkan ke dalam peti sejuk, dan satu lagi dengan air manis (atau minuman berasaskan air), kaca dengan air akan dibekukan pertama. Ini kerana kristal mereka terbentuk lebih cepat tanpa gangguan molekul glukosa, ion, atau spesies lain.

Perkara yang sama akan berlaku jika gelas dengan air laut dimasukkan ke dalam peti sejuk. Sekarang, kaca dengan air laut mungkin atau mungkin tidak membeku terlebih dahulu daripada kaca dengan air manis; Perbezaannya bergantung pada jumlah larutan dan bukan sifat kimianya.

Oleh sebab itu, pengurangan TC (suhu pembekuan) adalah harta koligatif.

Alkohol

Sumber: Pixabay

Alkohol membeku pada suhu yang lebih sejuk daripada air cair. Contohnya, etanol membeku sekitar -114ºC. Jika dicampur dengan air dan bahan -bahan lain, peningkatan titik pembekuan akan sebaliknya.

Kerana? Kerana air, bahan cecair dan larut dengan alkohol, membeku pada suhu yang lebih tinggi (0ºC).

Kembali ke peti sejuk dengan cermin mata dengan air, jika kali ini seseorang dengan minuman beralkohol diperkenalkan, ini akan menjadi yang terakhir untuk membekukan. Semakin besar ijazah etil, peti sejuk mesti menyejukkannya lebih banyak untuk membekukan minuman. Oleh sebab itu, minuman seperti tequila lebih sukar dibekukan.

Susu

Sumber: Pixabay

Susu adalah bahan berasaskan air, di mana lemak disebarkan bersama dengan laktosa dan kalsium fosfat, sebagai tambahan kepada lipoprotein lain.

Komponen yang paling larut di dalam air adalah yang menentukan berapa banyak titik pembekuan mereka akan berbeza dengan komposisi.

Boleh melayani anda: nombor pengoksidaan: konsep, bagaimana untuk mengeluarkannya dan contohnya

Rata -rata, susu membeku pada suhu sekitar -0.54ºC, tetapi berayun antara -0.50 dan -0.56 bergantung pada peratusan air. Oleh itu, anda boleh tahu sama ada susu telah dipalsukan. Dan seperti yang dapat dilihat, gelas dengan susu akan membeku hampir pada masa yang sama dengan kaca dengan air.

Tidak semua susu membekukan pada suhu yang sama, kerana komposisi mereka juga bergantung pada sumber haiwannya.

Mercury

Mercury adalah satu -satunya logam yang ada dalam bentuk cecair pada suhu bilik. Untuk membekukannya, perlu mengurangkan suhu ke -38.83ºC; Dan kali ini idea mencurahkannya ke dalam gelas akan dielakkan dan dimasukkan ke dalam peti sejuk, kerana ia boleh menyebabkan kemalangan yang mengerikan.

Perhatikan bahawa merkuri membeku sebelum alkohol. Ini mungkin kerana kaca merkuri bergetar kurang dengan terdiri daripada atom yang dikaitkan dengan pautan logam; Semasa di etanol, mereka adalah molekul cho₃Ch₂Oh agak ringan yang mesti ditampung perlahan -lahan.

Petrol

Dari semua contoh titik pembekuan, petrol adalah yang paling kompleks. Seperti susu, ia adalah campuran; Tetapi pangkalannya bukan air, tetapi sekumpulan beberapa hidrokarbon, masing -masing dengan ciri -ciri strukturnya sendiri. Beberapa molekul kecil, dan lain -lain besar.

Mereka hidrokarbon dengan tekanan stim yang lebih rendah akan membekukan terlebih dahulu; Walaupun yang lain akan kekal dalam keadaan cair, walaupun segelas petrol dikelilingi oleh nitrogen cecair. "Ais petrol" tidak akan dibentuk dengan betul, tetapi gel dengan nada kuning-hijau.

Untuk membekukan petrol sepenuhnya, ia mungkin perlu menyejukkan suhu sehingga -200ºC. Pada suhu ini, kemungkinan ais petrol terbentuk, kerana semua komponen campuran akan dibekukan; iaitu, tidak akan ada fasa cair seimbang dengan pepejal.

Rujukan

1. Jabatan Fizik, Universiti Ilinois di Urbana-Champaign. (2018). Soal Jawab: Pembekuan petrol. Diperolehi dari: van.Fizik.Illinois.Edu
2. Iran. Levine. (2014). Prinsip Fizikokimia. (Edisi keenam). MC Graw Hill.
3. Glasstone. (1970). Perjanjian Fizikokimia. Aguilar s. Ke. edisi, Juan Bravo, 38, Madrid (Sepanyol).
4. Walter J. Moore. (1962). Kimia Fizikal. (Edisi Keempat). Longmans.
5. Sibagropribor. (2015). Penentuan titik pembekuan susu. Pulih dari: sibagropribor.Ru
6. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun, 2018). Titik beku alkohol. Pulih dari: Thoughtco.com