Frysingspunktet hvordan du beregner det og eksempler

Han Frysepunktet Det er temperaturen der et stoff opplever en væske-fast overgangsbalanse. Når du snakker om stoff, kan dette være et sammensatt, rent element eller en blanding. Teoretisk fryser all materie når temperaturen avtar til absolutt null (0K).

Imidlertid er det ikke nødvendig med ekstreme temperaturer for å observere frysing av væsker. Icebergs er et av de mest åpenbare eksemplene på frosne vannmasser. Fenomenet kan også overvåkes i sanntid gjennom flytende nitrogenbad, eller ved hjelp av en enkel fryser.

Kilde: Pxhere

Hva er forskjellen mellom frysing og størkning? At den første prosessen er veldig avhengig av temperatur, av væskens renhet, og er en termodynamisk balanse; Mens det andre er mer relatert til endringer i den kjemiske sammensetningen av stoffet som stivner, selv uten å være helt væske (en pasta).

Derfor er en frysing en størkning; Men det motsatte er ikke alltid sant. I tillegg, for å utelukke begrepet størkning, må det være en flytende fase i balanse med faststoffet av samme stoff; Isfjell overholder dette: de flyter på flytende vann.

Dermed blir frysingen av en væske mot frysing av en fast fase som et resultat av en temperaturnedgang. Trykket påvirker også denne fysiske egenskapen, selv om effekten er lavere i væsker med lavt damptrykk.

[TOC]

Hva er frysepunktet?

Når temperaturen går ned, reduseres den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekylene, og reduserer derfor litt litt. Når de går saktere i væsken, er det et punkt hvor de samhandler nok til å danne et ordnet arrangement av molekyl; Dette er det første faste stoffet, hvorfra større krystaller vil vokse.

Hvis dette første faststoffet er "vingle" for mye, vil det være nødvendig å redusere temperaturen ytterligere til molekylene fortsatt er tilstrekkelig. Temperaturen som dette tilsvarer frysepunktet; Derfra etableres væske-solid balanse.

Det forrige scenariet oppstår for rene stoffer; Men hva om de ikke er det?

I så fall må molekylene til det første faste stoffet fikse dem som inkorporerer de fremmede molekylene. Som et resultat dannes en uren (eller fast løsning), som trenger en lavere temperatur enn frysepunktet for dannelsen.

Det kan tjene deg: Sølvnitrat (AGNO3): Struktur, egenskaper, bruksområder, toksisitet

Det er da snakk om Frysingspunktet reduseres. Selv om det er flere utenlandske molekyler, eller mer korrekt sett, urenheter, vil væsken fryse ved stadig lavere temperaturer.

Frysing vs løselighet

Gitt en blanding av to forbindelser, A og B, når temperaturen går ned, er den fryset, mens B forblir væske.

Scenariet ligner på det nylig forklarte. En del av A har ennå ikke frosset, og er derfor oppløst i B. Er løselighetsbalansen mer enn for en flytende-solid overgangsprat da?

Begge beskrivelsene er gyldige: et utfelling eller frysing som skiller seg fra B når temperaturen går ned. Alt vil bli utfelt når ingenting blir oppløst i B; som er det samme som å si at en helt frossen.

Imidlertid er det mer praktisk å behandle fenomenet fra frysesynspunktet. Dermed er det gratis å ha et lavere frysepunkt, mens B trenger kaldere temperaturer.

Imidlertid består "isen til en" virkelig av et fast stoff som har en rikere sammensetning av B; Men B er der også. Dette er fordi A + B er en homogen blanding, og derfor overføres en del av den homogeniteten til det frosne faste stoffet.

Hvordan beregne det?

Hvordan kan frysepunktet til et stoff forutsies eller beregnes? Det er fysisk -kjemiske beregninger som tillater en omtrentlig verdi av nevnte punkt under andre trykk (annet enn 1AATM, omgivelsestrykk).

Imidlertid strømmer de inn i fusjonsentalpien (Δ_Fus); Siden er fusjonen prosessen i motsatt retning av frysing.

I tillegg er det lettere å bestemme smeltepunktet til et stoff eller blanding enn dets frysepunkt; Selv om de kan virke de samme, viser de visse forskjeller.

Som nevnt i forrige seksjon: jo større konsentrasjon av urenheter, jo større er nedgangen i frysepunktet. Dette kan også sies på følgende.

Temperatur nedstigningsligning

Følgende ligning uttrykker og oppsummerer alt som sa:

Lnx = -(Δ_Fus/R) (1/t - 1/tº) (1)

Hvor r er konstanten av de ideelle gassene, som har en nesten universell bruk. Tº er det normale frysepunktet (ved omgivelsestrykk), og T er temperaturen som faststoffet vil bli frosset til en molar fraksjon x.

Det kan tjene deg: Kjemisk fordamping: Det som består, anvendelser og eksempler

Fra denne ligningen, og etter en serie forenklinger, oppnås følgende, bedre kjent:

Δtc = k_FM (2)

Hvor m er molealiteten til løst eller urenhet, og k_F Det er den kryoskopiske konstanten til løsningsmidlet eller flytende komponenten.

Eksempler

En kort beskrivelse av frysing av noen stoffer vil bli gitt nedenfor.

Vann

Vann fryser rundt 0 ºC. Imidlertid kan denne verdien avta hvis den inneholder et oppløst oppløst i den; Å si, salt eller sukker.

Avhengig av mengden oppløst oppløsning, er det forskjellige moraliteter m; Og ved å øke m, reduserer X, hvis verdi kan erstattes i ligning (1) og dermed fjerne t.

For eksempel, hvis et glass med vann blir introdusert i en fryser, og et annet med søtt vann (eller vannbasert drikke), vil glasset med vann først fryse. Dette er fordi krystallene deres dannes raskere uten forstyrrelse av glukosemolekyler, ioner eller andre arter.

Det samme ville skje hvis et glass med sjøvann ble satt i fryseren. Nå kan glasset med sjøvann kanskje ikke fryse først enn glasset med søtt vann; Forskjellen vil avhenge av mengden løst stoff og ikke dens kjemiske natur.

Det er av denne grunn at reduksjonen i TC (frysetemperatur) er en kollegativ egenskap.

Alkohol

Kilde: Pixabay

Alkohol fryser ved kaldere temperaturer enn flytende vann. For eksempel fryser etanol rundt -114 ºC. Hvis det er blandet med vann og andre ingredienser, vil en økning i frysepunktet være tvert imot.

Fordi? Fordi vann, flytende stoff og blandbar med alkohol, fryser ved en mye høyere temperatur (0 ºC).

Å gå tilbake til kjøleskapet med glassene med vann, hvis denne gangen med en alkoholholdig drikke blir introdusert, vil dette være den siste å fryse. Jo større etylgrad, fryseren må avkjøle den enda mer for å fryse drinken. Det er av denne grunn at drinker som tequila er vanskeligere å fryse.

Melk

Kilde: Pixabay

Melk er et vannbasert stoff, der fett spres sammen med laktose og kalsiumfosfater, i tillegg til andre lipoproteiner.

De mest oppløselige komponentene i vann er de som bestemmer hvor mye frysepunktet deres vil variere med sammensetningen.

Kan tjene deg: Oksidasjonsnummer: Konsept, hvordan få det ut og eksempler

I gjennomsnitt fryser melk ved en temperatur rundt -0.54 ºC, men svinger mellom -0.50 og -0.56 Avhengig av prosentandelen av vann. Dermed kan du vite om melk er forfalsket. Og som det kan sees, vil et glass med melk fryse nesten samtidig med glasset med vann.

Ikke alle melk fryser ved samme temperatur, fordi sammensetningen deres også avhenger av dyrekilden.

Kvikksølv

Kvikksølv er det eneste metallet som er i flytende form ved romtemperatur. For å fryse den, er det nødvendig å redusere temperaturen til -38.83 ºC; Og denne gangen vil ideen om å helle den i et glass unngås og introduseres i en fryser, siden det kan føre til forferdelige ulykker.

Merk at kvikksølv fryser før alkohol. Dette kan være fordi kvikksølvglass vibrerer mindre ved å bestå av atomer koblet med metallforbindelser; Mens de er i etanol, er de Cho -molekyler₃Ch₂Å relativt lett som må innkvarteres sakte.

Bensin

Av alle eksempler på frysepunktet er bensinens mest komplekse det mest komplekse. Som melk er det en blanding; Men basen er ikke vann, men en gruppe av flere hydrokarboner, hver med sine egne strukturelle egenskaper. Noen av små molekyler og andre store.

De hydrokarbonene med lavere damptrykk fryser først; Mens andre vil forbli i flytende tilstand, selv om et glass bensin er omgitt av flytende nitrogen. En "bensinis" vil ikke bli dannet riktig, men en gel med gulgrønne toner.

For å fryse bensin helt, kan det hende at det må avkjøle temperaturen opp til -200 ºC. Ved denne temperaturen er det sannsynlig at bensinis dannes, siden alle komponentene i blandingen vil ha frosset; det vil si at det ikke vil være noen flytende fase i balanse med et fast stoff.

Referanser

1. Institutt for fysikk, University of Ilinois i Urbana-Champaign. (2018). Spørsmål og svar: Frysing av bensin. Hentet fra: Van.Fysikk.Illinois.Edu
2. Iran. Levine. (2014). Prinsipper for fysikjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
3. Glasstone. (1970). Fysikjemi -traktat. Aguilar s. TIL. av utgaver, Juan Bravo, 38, Madrid (Spania).
4. Walter J. Moore. (1962). Fysisk kjemi. (Fjerde utgave). Longmans.
5. Sibagropribor. (2015). Bestemmelse av frysepunktet for melk. Gjenopprettet fra: Sibagropribor.Ru
6. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (22. juni 2018). Frysende alkohol. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com