ANG PUNTO NG PAGYEYELO: KUNG PAANO MAKALKULA ITO AT MGA HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang pagyeyelo ay ang temperatura kung saan ang isang sangkap ay nakakaranas ng likido-solid na balanse ng balanse. Pagdating sa sangkap, maaari itong maging isang tambalan, isang purong elemento o isang halo. Teoretikal, lahat ng bagay ay nag-freeze habang ang temperatura ay bumaba sa ganap na zero (0K).

Gayunpaman, ang mga matinding temperatura ay hindi kinakailangan upang obserbahan ang pagyeyelo ng mga likido. Ang mga Icebergs ay isa sa mga pinaka-halatang halimbawa ng mga nagyelo na tubig ng tubig. Gayundin, ang kababalaghan ay maaaring masubaybayan sa totoong oras gamit ang likidong paliguan ng nitrogen, o paggamit ng isang simpleng freezer.

Pinagmulan: Pxhere

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng pagyeyelo at solidification? Na ang unang proseso ay lubos na nakasalalay sa temperatura, sa kadalisayan ng likido, at isang thermodynamic equilibrium; habang ang pangalawa ay higit na nauugnay sa mga pagbabago sa kemikal na komposisyon ng sangkap na nagpapatibay, kahit na walang ganap na likido (isang paste).

Samakatuwid, ang isang pag-freeze ay isang solidification; ngunit ang baligtad ay hindi laging totoo. Bukod dito, upang mamuo ang term solidification, dapat mayroong isang likido na yugto sa balanse na may solid ng parehong sangkap; gawin ito ng mga iceberg: lumulutang sila sa likidong tubig.

Kaya, ang isa ay nahaharap sa pagyeyelo ng isang likido kapag ang isang solidong yugto ay nabuo bilang isang bunga ng pagbawas sa temperatura. Ang presyur ay nakakaimpluwensya sa pisikal na pag-aari na ito, bagaman ang mga epekto nito ay mas mababa sa mga likido na may mga mababang presyur ng singaw.

Ano ang punto ng pagyeyelo?

Habang bumababa ang temperatura, bumababa ang average na kinetic energy ng mga molekula, at samakatuwid ay bumagal sila ng kaunti. Bilang mas mabagal ka sa likido, may dumating na isang punto kung saan sapat silang nakikipag-ugnay upang makabuo ng isang inayos na pag-aayos ng mga molekula; ito ang unang solid, mula sa kung saan mas malaki ang mga kristal.

Kung ang unang solidong "wobbles" na ito ay labis, kakailanganin itong bawasan ang temperatura kahit na hanggang sa ang mga molekula ay mananatiling sapat pa. Ang temperatura kung saan ito nakamit ay katugma sa nagyeyelo na punto; mula doon, itinatag ang likido-solid na balanse.

Ang nakaraang senaryo ay nangyayari para sa mga purong sangkap; pero paano kung hindi sila?

Sa kasong iyon, ang mga molekula ng unang solid ay dapat pamahalaan upang isama ang mga dayuhang molekula. Bilang resulta, nabuo ang isang marumi (o solidong solusyon), na nangangailangan ng temperatura na mas mababa kaysa sa pagyeyelo para sa pagbuo nito.

Nagsasalita kami pagkatapos ng pagbagsak ng pagyeyelo. Tulad ng maraming mga dayuhang molekula, o mas tama na nagsasalita, mga impurities, ang likido ay mag-freeze sa mas mababa at mas mababang temperatura.

Nagyeyelo laban sa solubility

Ibinigay ang isang halo ng dalawang compound, A at B, habang bumababa ang temperatura, Isang freeze, habang si B ay nananatiling likido.

Ang senaryo ay katulad ng kung ano lamang ang ipinaliwanag. Ang isang bahagi ng A ay hindi pa nagyelo, at samakatuwid ay natunaw sa B. Kung gayon pagkatapos ay ang balanse ng balanse na binabanggit natin sa halip na isang likido na solidong paglipat?

Ang parehong mga paglalarawan ay may bisa: Ang isang precipitates o freeze, na naghihiwalay mula sa B habang bumababa ang temperatura. Ang lahat ng A ay maubos kapag wala nang anuman na natunaw sa B; na kung saan ay katulad ng sinasabi na ang A ay magiging ganap na nagyelo.

Gayunpaman, mas madaling magamot ang hindi pangkaraniwang bagay mula sa punto ng pag-freeze. Sa gayon, ang A ay nagyeyelo muna dahil mayroon itong isang mas mababang pagyeyelo, habang ang B ay kakailanganin ng mas malamig na temperatura.

Gayunpaman, ang "yelo ng A" ay talagang binubuo ng isang solidong may mas mayamang komposisyon ng A kaysa B; ngunit nandoon din si B. Ito ay dahil ang A + B ay isang homogenous na halo, at samakatuwid ang ilan sa mga homogenous na ito ay inilipat sa frozen na solid.

Paano makalkula ito?

Paano mo mahuhulaan o makalkula ang nagyeyelong punto ng isang sangkap? Mayroong mga kalkulasyon ng physicochemical na nagbibigay-daan sa pagkuha ng isang tinatayang halaga ng puntong ito sa ilalim ng iba pang mga presyon (maliban sa 1atm, ang ambient pressure)

Gayunpaman, ang mga ito ay humahantong sa enthalpy ng pagsasanib (Δ _Fus ); dahil, ang pagsasanib ay ang proseso sa kabaligtaran ng pagyeyelo.

Bukod dito, sa eksperimentong ito ay mas madaling matukoy ang natutunaw na punto ng isang sangkap o pinaghalong kaysa sa pagyeyelo nito; Bagaman maaaring pareho sila, nagpapakita sila ng ilang mga pagkakaiba-iba.

Tulad ng nabanggit sa nakaraang seksyon: mas mataas ang konsentrasyon ng mga impurities, mas malaki ang pagbagsak sa pagyeyelo. Maaari rin itong sabihin tulad ng mga sumusunod: ang mas mababang bahagi ng nunal X ng solid sa halo, mas mababa ang temperatura ay mag-freeze.

Pagbawas ng temperatura ng pagbawas

Ang sumusunod na ekwasyon ay nagpapahayag at nagbubuod sa lahat ng nasabi:

LnX = - (Δ _Fus / R) (1 / T - 1 / Tº) (1)

Kung saan ang R ay ang perpektong pare-pareho ng gas, na halos unibersal na paggamit. Ang Tº ay ang normal na punto ng pagyeyelo (sa nakapaligid na presyon), at ang T ay ang temperatura kung saan ang solid ay mag-freeze sa isang maliit na butil X.

Mula sa equation na ito, at pagkatapos ng isang serye ng mga pagpapagaan, ang sumusunod, mas kilala, ay nakuha:

ΔTc = K _F m (2)

Kung saan ang midadalidad ng solitiko o karumihan, at ang K _F ay ang cryoscopic na pare-pareho ng solvent o likidong sangkap.

Mga halimbawa

Ang isang maikling paglalarawan ng pagyeyelo ng ilang mga sangkap ay ibibigay sa ibaba.

Tubig

Ang tubig ay nag-freeze sa paligid ng 0ºC. Gayunpaman, ang halagang ito ay maaaring bumaba kung naglalaman ito ng isang solusyong natunaw sa loob nito; sabihin, asin o asukal.

Depende sa dami ng natunaw na solute, mayroong iba't ibang mga molalities m; at bilang pagtaas ng m, bumababa ang X, na ang halaga ay maaaring mapalitan sa equation (1) at sa gayon malulutas para sa T.

Halimbawa, kung ang isang baso ng tubig ay inilalagay sa isang freezer, at isa pa na may matamis na tubig (o anumang inuming nakabase sa tubig), ang baso ng tubig ay unang mag-freeze. Ito ay dahil ang mga kristal nito ay bumubuo nang mas mabilis nang walang gulo ng mga molekula ng glucose, ions, o iba pang mga species.

Ang mangyayari ay kung maglagay ka ng isang baso ng tubig sa dagat sa freezer. Ngayon, ang baso ng tubig sa dagat ay maaaring o maaaring hindi nagyelo muna kaysa sa baso ng matamis na tubig; ang pagkakaiba ay depende sa dami ng solute at hindi sa likas na kemikal nito .

Ito ay para sa kadahilanang ito na ang pagbaba sa Tc (nagyeyelo na temperatura) ay isang pag-aari ng pinagsama-samang.

Alkohol

Pinagmulan: Pixabay

Ang mga alkohol ay nagyeyelo sa mas malamig na temperatura kaysa sa likidong tubig. Halimbawa, ang ethanol ay nag-freeze sa paligid -114 ° C. Kung halo-halong may tubig at iba pang sangkap, magkakaroon ng pagtaas sa pagyeyelo sa kabaligtaran.

Bakit? Sapagkat ang tubig, isang likidong sangkap na hindi magagalang sa alkohol, ay nag-freeze sa isang mas mataas na temperatura (0ºC).

Ang pagbabalik sa refrigerator kasama ang mga baso ng tubig, kung sa oras na ito ang isa na may isang inuming nakalalasing ay ipinakilala, ito ang magiging huling pag-freeze. Kung mas mataas ang grado ng etil, kakailanganin ng freezer na palamig ito nang higit pa upang mai-freeze ang inumin. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga inuming tulad ng tequila ay mas mahirap i-freeze.

Gatas

Pinagmulan: Pixabay

Ang gatas ay isang sangkap na batay sa tubig, kung saan ang taba ay nakakalat kasama ang lactose at calcium phosphates, bilang karagdagan sa iba pang mga lipoproteins.

Ang mga sangkap na mas natutunaw sa tubig ay natutukoy kung gaano kalaki ang nagyeyelong punto sa komposisyon.

Karaniwan, ang gatas ay nag-freeze sa isang temperatura sa paligid -0.54ºC, ngunit saklaw ito sa pagitan ng -0.50 at -0.56 depende sa porsyento ng tubig. Sa gayon, posible na malaman kung ang gatas ay na-sex. At tulad ng nakikita mo, isang baso ng gatas ay mag-freeze halos sa par na may isang baso ng tubig.

Hindi lahat ng gatas ay nag-freeze sa parehong temperatura, dahil ang komposisyon nito ay nakasalalay din sa mapagkukunan ng hayop.

Mercury

Ang mercury ay ang tanging metal na nasa likido na form sa temperatura ng silid. Upang i-freeze ito, kinakailangan upang bawasan ang temperatura sa -38.83ºC; At sa oras na ito ang ideya ng pagbubuhos nito sa isang baso at paglalagay nito sa isang freezer ay maiiwasan, dahil maaari itong humantong sa mga kakila-kilabot na aksidente.

Tandaan na ang mercury ay nag-freeze bago ang alkohol. Maaaring ito ay dahil sa ang katunayan na ang kristal ng mercury ay kumikilos nang mas kaunti dahil binubuo ito ng mga atomo na naka-link sa pamamagitan ng mga metal na bono; samantalang sa ethanol, medyo magaan ang mga molekula ng CH ₃ CH ₂ OH na dapat mapunan nang dahan-dahan.

Gasolina

Sa lahat ng mga halimbawa ng pagyeyelo, ang gasolina ay ang pinaka kumplikado. Tulad ng gatas, ito ay isang halo; ngunit ang batayan nito ay hindi tubig, ngunit isang pangkat ng iba't ibang mga hydrocarbons, bawat isa ay may sariling mga istrukturang katangian. Ang ilan sa mga maliliit na molekula, at ilang malalaki.

Ang mga hydrocarbons na may mas mababang presyon ng singaw ay mag-freeze muna; habang ang iba ay mananatili sa isang likido na estado, kahit na ang isang baso ng gasolina ay napapaligiran ng likidong nitrogen. Hindi ito maayos na bubuo ng "gasolina ng yelo", ngunit isang gel na may dilaw-berde na tono.

Upang ganap na i-freeze ang gasolina, maaaring kailanganin upang palamig ang temperatura hanggang sa -200ºC. Sa temperatura na ito malamang na ang yelo ng gasolina ay bubuo, dahil ang lahat ng mga sangkap ng pinaghalong ay may frozen; iyon ay, hindi na magkakaroon ng likido na yugto sa balanse na may isang solid.

Mga Sanggunian

1. Kagawaran ng Physics, University of Illinois sa Urbana-Champaign. (2018). Q&A: Nagyeyelo ng gasolina. Nabawi mula sa: van.physics.illinois.edu
2. Ira N. Levine. (2014). Mga prinsipyo ng physicochemistry. (Ika-anim na edisyon). Mc Graw Hill.
3. Glasstone. (1970). Pakikitungo sa Physicochemical. Aguilar SA de Ediciones, Juan Bravo, 38, Madrid (Spain).
4. Walter J. Moore. (1962). Physical Chemistry. (Ikaapat na edisyon). Longmans.
5. Sibagropribor. (2015). Pagpapasya ng Nagyeyelong Puno ng Gatas. Nabawi mula sa: sibagropribor.ru
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Hunyo 22, 2018). Nagyeyelong Puno ng Alkohol. Nabawi mula sa: thoughtco.com