FUSION: NÓ BAO GỒM NHỮNG GÌ, VÍ DỤ VÀ THỬ NGHIỆM - HÓA HỌC - 2025

Sự nhiệt hạch là sự thay đổi trạng thái từ rắn sang lỏng của một chất trong một khoảng nhiệt độ. Nếu chất có độ tinh khiết cao, khoảng tương ứng với nhiệt độ cụ thể: điểm nóng chảy. Và khi có một mức độ tạp chất nhất định, điểm nóng chảy được biểu thị bằng một khoảng (ví dụ: 120-122 ° C).

Nó là một trong những quá trình vật lý phổ biến nhất trong tự nhiên. Chất rắn hấp thụ nhiệt và tăng nhiệt độ của chúng cho đến khi những giọt chất lỏng đầu tiên bắt đầu hình thành. Sau đó, các giọt khác tiếp nối với những giọt đầu tiên, và miễn là tất cả chất rắn chưa tan chảy thì nhiệt độ của nó vẫn không đổi.

Nguồn: Pixabay

Tại sao? Bởi vì tất cả nhiệt được tiêu thụ để tạo ra nhiều chất lỏng hơn, thay vì làm nóng chất lỏng sau. Do đó, chất rắn và chất lỏng có cùng nhiệt độ và cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng. Nếu nguồn cung cấp nhiệt không đổi, cân bằng chuyển sang trạng thái hoàn toàn của chất lỏng.

Vì lý do này, khi một thạch nhũ băng bắt đầu tan chảy vào mùa xuân, một khi sự thay đổi trạng thái đã bắt đầu, nó sẽ không kết thúc cho đến khi nó chuyển thành nước lỏng. Trong hình ảnh trên, có thể thấy rằng thậm chí các tinh thể băng trôi nổi bên trong một giọt treo.

Xác định điểm nóng chảy của một chất chưa biết là một phép thử tuyệt vời để xác định nó (miễn là nó không chứa nhiều tạp chất).

Nó cũng cho thấy tương tác mạnh mẽ như thế nào giữa các phân tử tạo nên chất rắn; khi nó nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn, lực liên phân tử của nó sẽ càng mạnh.

Sáp nhập là gì?

Nhiệt hạch bao gồm sự thay đổi trạng thái từ rắn sang lỏng. Các phân tử hoặc nguyên tử trong chất lỏng có năng lượng trung bình cao hơn khi chúng chuyển động, dao động và quay với tốc độ cao hơn. Kết quả là, điều này tạo ra sự gia tăng không gian giữa các phân tử và do đó làm tăng thể tích (mặc dù điều này không đúng với nước).

Khi ở thể rắn, các phân tử sắp xếp chặt chẽ hơn, chúng thiếu tự do trong chuyển động và chúng có năng lượng trung bình thấp hơn. Để xảy ra quá trình chuyển thể rắn - lỏng, các phân tử hoặc nguyên tử của chất rắn phải dao động ở tốc độ cao hơn bằng cách hấp thụ nhiệt.

Khi nó rung lên, một tập hợp các phân tử tách ra kết hợp với nhau để tạo thành giọt đầu tiên. Và như vậy, phản ứng tổng hợp chẳng qua là sự nóng chảy của chất rắn do tác dụng của nhiệt. Nhiệt độ càng cao, chất rắn càng nhanh tan chảy.

Đặc biệt, sự hợp nhất có thể dẫn đến sự hình thành các đường hầm và lỗ rỗng bên trong chất rắn. Điều này có thể được chứng minh qua một thí nghiệm dành riêng cho trẻ em.

Sự nóng chảy của hỗn hợp rắn và nhũ tương

Nguồn: Pixabay

Kem

Nóng chảy là sự nóng chảy của một chất hoặc hỗn hợp. Tuy nhiên, thuật ngữ này cũng đã được sử dụng để chỉ sự nóng chảy của các chất khác không được phân loại chặt chẽ như chất rắn: nhũ tương.

Ví dụ lý tưởng là kem. Chúng là nhũ tương của nước đông lạnh (và một số là kết tinh), với không khí và chất béo (sữa, kem, ca cao, bơ, v.v.).

Kem tan chảy hoặc tan chảy vì băng vượt quá điểm nóng chảy của nó, không khí bắt đầu thoát ra và chất lỏng kết thúc kéo theo các thành phần còn lại của nó.

Hóa học của kem cực kỳ phức tạp và thể hiện một điểm đáng quan tâm và tò mò khi xem xét định nghĩa về phản ứng tổng hợp.

Đá mặn ngọt

Đối với các hỗn hợp rắn khác, người ta không thể nói đúng về điểm nóng chảy cho mục đích phân tích; nghĩa là nó không phải là tiêu chí quyết định để xác định một hay nhiều chất. Trong một hỗn hợp, khi một thành phần nóng chảy, những thành phần khác có thể hòa tan trong pha lỏng, theo đường chéo ngược với pha tan chảy.

Ví dụ, một hỗn hợp rắn-đường-muối sẽ tan chảy hoàn toàn ngay khi đá bắt đầu tan. Vì đường và muối rất dễ hòa tan trong nước nên sẽ hòa tan chúng, nhưng không có nghĩa là đường và muối đã tan hết.

Ví dụ

Trong nhà bếp

Một số ví dụ phổ biến về sự kết hợp có thể được tìm thấy trong nhà bếp. Các loại bơ, sôcôla, kẹo cao su và các loại đồ ngọt khác sẽ tan chảy nếu chúng nhận được nhiệt trực tiếp của mặt trời hoặc nếu chúng được đặt trong không gian nóng. Một số loại kẹo, như kẹo dẻo, được cố tình làm tan chảy để có được hương vị tốt nhất.

Nhiều công thức nói rằng một hoặc nhiều thành phần trước tiên phải được nấu chảy trước khi thêm vào. Phô mai, chất béo và mật ong (rất nhớt) cũng nằm trong số các thành phần này.

Trong trang trí

Để trang trí một số không gian và đồ vật, kim loại, thủy tinh và gốm sứ với các kiểu dáng khác nhau được sử dụng. Những vật trang trí này có thể được nhìn thấy trên sân thượng của một tòa nhà, trong kính và đồ khảm của một số bức tường, hoặc trong các mặt hàng bày bán bên trong các tiệm kim hoàn.

Tất cả đều được cấu tạo từ các vật liệu nóng chảy ở nhiệt độ rất cao, vì vậy trước tiên chúng phải nóng chảy hoặc mềm để có thể gia công và tạo cho chúng hình dạng mong muốn.

Tại đây, người ta đã chế tạo ra sắt sợi đốt, như những người thợ rèn làm trong việc sản xuất vũ khí, công cụ và các đồ vật khác. Tương tự như vậy, nhiệt hạch cho phép thu được các hợp kim bằng cách hàn hai hoặc nhiều kim loại với các tỷ lệ khối lượng khác nhau.

Từ thủy tinh nóng chảy, bạn có thể tạo ra các hình trang trí như ngựa, thiên nga, đàn ông và phụ nữ, đồ lưu niệm du lịch, v.v.

Trong thiên nhiên

Có thể thấy các ví dụ chính về sự tan chảy trong tự nhiên trong sự tan chảy của các tảng băng trôi; trong dung nham, một hỗn hợp đá tan chảy bởi sức nóng dữ dội bên trong núi lửa; và trong lớp vỏ của hành tinh, nơi mà sự hiện diện của các kim loại lỏng chiếm ưu thế, đặc biệt là sắt.

Điểm nóng chảy của hầu hết các chất thông thường

Một loạt các chất phổ biến với nhiệt độ nóng chảy tương ứng của chúng được liệt kê dưới đây:

-Có, 0ºC

-Paraffin, 65,6ºC

- Sôcôla, 15,6-36,1ºC (lưu ý rằng đó là một khoảng nhiệt độ, vì có những loại sôcôla nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn hoặc cao hơn)

-Palmitic acid, 63ºC

-Agar, 85ºC

-Phospho, 44ºC

-Nhôm, 658ºC

-Calcium, 851ºC

- Vàng, 1083ºC

-Copper, 1083ºC

-Rừng, 1530ºC

–Thủy ngân, -39ºC (nó là chất lỏng ở nhiệt độ phòng)

-Khí mêtan, -182ºC

-Ethanol, -117ºC

-Graphite carbon, 4073ºC

- Than kim loại, 4096ºC

Có thể thấy, nói chung các kim loại do liên kết kim loại nên có nhiệt độ nóng chảy cao nhất. Tuy nhiên, cacbon vượt quá chúng mặc dù có liên kết cộng hóa trị, nhưng với sự sắp xếp phân tử rất ổn định.

Các phân tử nhỏ, bất cực, chẳng hạn như khí mêtan và etanol, không tương tác đủ mạnh để duy trì trạng thái rắn ở nhiệt độ phòng.

Từ phần còn lại, độ bền của tương tác giữa các phân tử trong chất rắn có thể được suy ra bằng cách đo điểm nóng chảy của nó. Một chất rắn chịu được nhiệt độ thiêu đốt phải có cấu trúc rất ổn định.

Nói chung, chất rắn cộng hóa trị không phân cực có điểm nóng chảy thấp hơn chất rắn cộng hóa trị phân cực, ion và kim loại.

Thí nghiệm giải thích sự hợp nhất cho trẻ em và thanh thiếu niên

Những mái vòm băng đầy màu sắc

Đây có lẽ là một trong những thí nghiệm nghệ thuật và đơn giản nhất để giải thích sự hợp nhất cho trẻ em. Bạn cần:

-Một số tấm, theo cách mà khi nước đóng băng trong chúng, chúng tạo thành các mái vòm

- Khay lớn để đảm bảo bề mặt đá có thể tan chảy mà không gây tàn phá

-Salt (có thể rẻ nhất trên thị trường)

- Màu có thể dùng được, và ống nhỏ giọt hoặc thìa để thêm chúng

Sau khi đã lấy được các vòm băng và đặt trên khay, một lượng muối tương đối nhỏ sẽ được thêm vào bề mặt của chúng. Việc muối chỉ tiếp xúc với đá sẽ tạo ra các dòng nước làm ướt khay.

Điều này là do nước đá có ái lực cao với muối và một dung dịch xảy ra có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ của nước đá.

Một vài giọt màu thực phẩm sau đó được thêm vào các mái vòm. Màu sắc sẽ thâm nhập vào các đường hầm của mái vòm và tất cả các lỗ rỗng của nó, là hậu quả đầu tiên của sự tan chảy của nó. Kết quả là một lễ hội màu sắc bị mắc kẹt bên trong băng.

Cuối cùng, chất tạo màu sẽ hòa vào nước trong khay, mang đến một cảnh tượng hình ảnh khác cho những khán giả nhí.

Tủ nhiệt

Trong tủ được kiểm soát nhiệt độ, một số chất có thể được đặt trong các vật chứa chịu nhiệt. Mục đích của thí nghiệm này là để cho thanh thiếu niên thấy rằng mỗi chất có điểm nóng chảy riêng.

Những chất nào có thể được chọn? Về mặt logic, cả kim loại và muối đều không thể xâm nhập vào tủ vì chúng nóng chảy ở nhiệt độ trên 500ºC (tủ sẽ tan chảy).

Do đó, từ danh sách các chất, có thể chọn những chất không vượt quá 100ºC, ví dụ: thủy ngân (giả sử rằng tủ có thể được làm lạnh dưới -40ºC), đá, sô cô la, parafin và axit palmitic.

Thanh thiếu niên (và cả trẻ em) sẽ xem thủy ngân biến thành một chất lỏng màu đen kim loại; và sau đó là sự tan chảy của băng trắng, thanh sô cô la, axit palmitic, và cuối cùng là nến parafin.

Để giải thích tại sao parafin nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn sô cô la, cần phải phân tích cấu trúc của nó.

Nếu cả parafin và axit palmitic đều là hợp chất hữu cơ thì hợp chất trước đây phải bao gồm một phân tử nặng hơn hoặc một phân tử phân cực hơn (hoặc cả hai cùng một lúc). Việc đưa ra lời giải thích về những quan sát như vậy có thể được coi là bài tập về nhà cho học sinh.

Người giới thiệu

1. Van't Hul J. (ngày 24 tháng 7 năm 2012). Khoa học về băng tan Thí nghiệm với muối và màu nước lỏng. Được khôi phục từ: artfulparent.com
2. Tobin, Declan. (2018). Sự thật thú vị về Melting Point cho trẻ em. Khoa học dễ dàng cho trẻ em. Được phục hồi từ: exeyscienceforkids.com
3. Sarah. (2015, ngày 11 tháng 6). Thí nghiệm khoa học đơn giản cho trẻ em: Cái gì tan chảy trong mặt trời? Vui vẻ thanh đạm cho bé trai và bé gái. Phục hồi từ: leftgalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
5. h2g2. (03 tháng 10 năm 2017). Điểm nóng chảy của một số chất thông thường. Phục hồi từ: h2g2.com
6. Trường Đại học Mở. (2006-08-03). Điểm nóng chảy. Được khôi phục từ: open.edu
7. Lumen, Hóa học cho người không chuyên ngành. (sf). Độ nóng chảy. Phục hồi từ: Course.lumenlearning.com
8. Gillespie, Claire. (Ngày 13 tháng 4 năm 2018). Yếu tố nào ảnh hưởng đến điểm nóng chảy? Đấu kiếm. Phục hồi từ: sciining.com