Плавление и отвердевание кристаллических тел

Передавая телу энергию, можно перевести его из твердого состояния в жидкое (например, расплавить лед), а из жидкого — в газообразное (превратить воду в пар). Отнимая же энергию у газа, можно получить жидкость, а из жидкости — твердое тело.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением. Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определенной температуры. Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Одни кристаллические тела плавятся при низкой температуре, другие — при высокой. Лед, например, плавится при 0°С, нафталин — при 80 °С. Поместив пробирку с твердым нафталином в кипящую воду, можно получить жидкий нафталин. Кусок олова или свинца можно расплавить в стальной ложке, нагревая ее на спиртовке. Чугун же и сталь плавятся при очень высокой температуре около полутора тысяч градусов.

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией.

Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела, оно должно остыть до опредёленной температуры.

Температуру, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например, вода кристаллизуется (а лед плавится) при 0°С, чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539 °С.

Если нагревать какое-либо кристаллическое тело, то можно заметить, что его температура будет повышаться только до момента начала плавления тела, во все время процесса плавления температура тела не изменяется. При этой температуре часть тела находится в жидком, а часть — в твердом состоянии.

Из таблицы 8 видно, в каких широких пределах лежат температуры плавления различных веществ.

Вопросы. 1. Какой процесс называют плавлением? 2. Какой процесс называют отвердеванием? 3. Как называют температуру, при которой вещество плавится и отвердевает?

Упражнения.

1. Сравните температуру плавления твердой ртути и твердого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?
2. Какой из металлов, приведенных в таблице 8, самый легкоплавкий? самый тугоплавкий?
3. Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово? Ответ обоснуйте. .
4. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк? Ответ обоснуйте.
5. Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?
6. Прочтите в конце учебника параграф «Аморфные тела. Плавление аморфных тел». Подготовьте по нему доклад.

Рабочий лист ученика на тему «Плавление и отвердевание кристаллических тел» 8 класс

Рабочий лист по теме: ____________________________________________________________________	Ф.И.__________________________ «___»__________________20___г.
	Чтобы познать невидимое, смотри внимательно на видимое. Древняя мудрость
		8 класс физика

Задание № 1 а) Ответьте на вопросы:

1. В каких агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество?

2. Есть ли различия молекул одного и того же вещества в твёрдом, жидком и газообразном состояниях?

_______________________________________________________________________

3. Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твёрдых тел? б)

   Нарисуйте расположение молекул газов, жидкостей и твёрдых тел.

Задание № 2 Выполните наблюдения. Ответьте на вопрос:

Что произойдет с кусочком льда, находящемся в сосуде, за определенный промежуток времени?

а) исчезнет бесследно б) количество льда уменьшится в) превратится в жидкость

Задание № 3 а) Прочтите материал § 13 учебника. Заполните схему

б) Заполните пробелы в тексте

в) Ответьте на вопросы, используя данные таблицы № 3:

1) Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово?

_______________________________________________________________________

2) Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк?

___________________________________________________________________

3) Какой из металлов самый легкоплавкий, самый тугоплавкий?

____________________________________________________________________

4) Сравните температуры плавления твердой ртути и твердого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?

____________________________________________________________________

5) В каком состоянии будут находиться ртуть и натрий при комнатной температуре (20⁰С)?

6) Температура плавления стали 1500⁰С. При какой температуре она отвердевает?

____________________________________________________________________

7) Что происходит с температурой вещества во время его плавления?

а) она понижается б) повышается в) остается постоянной

8) Как изменяется внутренняя энергия вещества при плавлении? при отвердевании?

а) при плавлении уменьшается, при отвердевании увеличивается

б) не изменяется

в) в том и другом случае возрастает

г) при плавлении увеличивается, при отвердевании уменьшается

Задание № 4 Даны примеры фазового перехода вещества в природе.

Дайте название природного явления.

Задание № 5 Решите качественные задачи

1. В ведре с водой плавают кусочки льда. Общая температура воды и льда 0⁰С. Будет ли лед таить или вода замерзать? От чего это зависит?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Почему для измерения температуры наружного воздуха делают термометры со спиртом, а не со ртутью?

_______________________________________________________________________

Задание № 6 Оцените свою работу на уроке.

ЗАДАНИЕ № 1

ЗАДАНИЕ № 2

ЗАДАНИЕ № 3

ЗАДАНИЕ № 4

ЗАДАНИЕ № 5

Итоговая оценка за урок___________________

Уровень познания темы.

лед не тает лед немного расплавился лед растаял

(не усвоил материал) (понял, но не все) (информацию усвоил)

Подчеркни нужное

Отвердевание тел. Урок по физике «график плавления и отвердевания кристаллических тел». Увеличение дозировки цемента

Передавая телу энергию, можно перевести его из твёрдого состояния в жидкое (например, расплавить лёд), а из жидкого — в газообразное (превратить воду в пар).

Если газ отдаёт энергию, то может превратиться в жидкость, а жидкость, отдавая энергию, может превратиться в твёрдое тело.

Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое называют плавлением.

Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определённой температуры.

Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Одни кристаллические тела плавятся при низкой температуре, другие — при высокой. Лёд, например, можно расплавить, внеся его в комнату. Кусок олова или свинца — в стальной ложке, нагревая её на спиртовке. Железо плавят в специальных печах, где достигается высокая температура.

Из таблицы 3 видно, в каких широких пределах лежат температуры плавления различных веществ.

Таблица 3.
Температура плавления некоторых веществ (при нормальном атмосферном давлении)

Например, температура плавления металла цезия 29 °С, т. е. его можно расплавить в тёплой воде.

Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называют отвердеванием или кристаллизацией.

Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела, оно должно остыть до определённой температуры.

Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например, вода кристаллизуется (а лед плавится) при 0 °С, чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539°С.

Вопросы

1. Какой процесс называют плавлением?
2. Какой процесс называют отвердеванием?
3. Как называют температуру, при которой вещество плавится и отвердевает?

Упражнение 11

1. Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово? Ответ обоснуйте.
2. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк? Ответ обоснуйте.
3. Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?

Задание

1. Какой из металлов, приведённых в таблице 3, самый легкоплавкий; самый тугоплавкий?
2. Сравните температуры плавления твёрдой ртути и твёрдого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?

Подавляющее большинство самодеятельных строителей считают по не совсем понятным причинам, что за окончанием укладки в опалубку либо завершением работ по выравниванию стяжки процесс бетонирования законченным. Между тем, время схватывания бетона значительно больше, чем время на его укладку. Бетонная смесь – живой организм, в котором по окончании укладочных работ происходят сложные и протяженные по времени физико-химические процессы, связанные с превращением раствора в надежную основу строительных конструкций.

Прежде чем производить распалубку и наслаждаться результатами приложенных усилий, нужно создать максимально комфортные условия для созревания и оптимальной гидратации бетона, без которой невозможно достижение требуемой марочной прочности монолита. Строительные нормы и правила содержат выверенные данные, которые приведены в таблицах времени схватывания бетона.

Температура бетона, С	Срок твердения бетона, сутки
	1	2	3	4	5	6	7	14	28
	Прочность бетона, %
0	20	26	31	35	39	43	46	61	77
10	27	35	42	48	51	55	59	75	91
15	30	39	45	52	55	60	64	81	100
20	34	43	50	56	60	65	69	87	—
30	39	51	57	64	68	73	76	95	—
40	48	57	64	70	75	80	85	—	—
50	49	62	70	78	84	90	95	—	—
60	54	68	78	86	92	98	—	—	—
70	60	73	84	96	—	—	—	—	—
80	65	80	92	—	—	—	—	—	—

Уход за бетоном после заливки: основные цели и методы

Процессы, связанные с проведением мероприятий, которые предшествуют распалубке, содержат несколько технологических приемов. Цель выполнения таких мероприятий одна – создание железобетонной конструкции, максимально соответствующей по своим физико-техническим свойствам параметрам, которые заложены в проект. Основополагающим мероприятием, безусловно, является уход за уложенной бетонной смесью.

Уход заключается в выполнении комплекса мероприятий, которые призваны создать условия, оптимально соответствующие происходящим в смеси физико-химическим преобразованиям, во время набора прочности бетона. Неукоснительное следование предписанным технологией ухода требованиям позволяет:

• свести к минимальным значениям усадочные явления в бетонном составе пластического происхождения;
• обеспечить прочностные и временные значения бетонного сооружения в параметрах, предусмотренных проектом;
• предохранить бетонную смесь от температурных дисфункций;
• препятствовать прелиминарному отвердению уложенной бетонной смеси;
• предохранить сооружение от различного происхождения воздействий механического или химического генеза.

Процедуры ухода за свежеобустроенной железобетонной конструкцией следует начинать непосредственно по окончании укладки смеси и продолжаться до тех пор, пока ей не будет достигнуто 70 % прочности, предусмотренной проектом. Это предусматривается требованиями, изложенными в пункте 2.66 СНиПа 3.03.01. Распалубку можно провести и в более ранние сроки, если это обосновано сложившимися параметрическими обстоятельствами.

После окончания укладки бетонной смеси следует провести осмотр опалубочной конструкции. Цель такого осмотра – выяснение сохранения геометрических параметров, выявление протечек жидкой составляющей смеси и механических повреждений элементов опалубки. С учетом того, сколько времени застывает бетон, точнее сказать – с учетом времени его схватывания, проявившиеся дефекты необходимо устранить. Среднее время, за которое может схватиться свежеуложенная бетонная смесь, составляет около 2-х часов, в зависимости от температурных параметров и марки портландцемента. Конструкцию необходимо предохранять от любого механического воздействия в виде ударов, сотрясений, вибрационных проявлений столько, сколько времени сохнет бетон.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

• схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
• отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Логически понятно, что применение для приготовления бетонных составов разных марок портландцемента приводит к изменению времени твердения бетона. Чем выше марка портландцемента, тем меньше время для набора прочности требуется смеси. Но при использовании любой марки, будь это марка 300 либо 400, не следует прикладывать к железобетонной конструкции значительные механического характера нагрузки раньше, чем по истечении 28 дней. Хотя время схватывания бетона по таблицам, приведенным в строительных правилах, может быть и меньше. Особенно это касается бетонов, приготовленных с применением портландцемента марки 400.

Марка цемента	Время твердения различных марок бетона
	за 14 суток		за 28 суток
	100	150	100	150	200	250	300	400
300	0.65	0.6	0.75	0.65	0.55	0.5	0.4	—
400	0.75	0.65	0.85	0.75	0.63	0.56	0.5	0.4
500	0.85	0.75	—	0.85	0.71	0.64	0.6	0.46
600	0.9	0.8	—	0.95	0.75	0.68	0.63	0.5

Проектирование, строительство и окончательное обустройство любых построек с применением железобетонных компонентов требует внимательного отношения ко всем стадиям возведения. Но от тщательности изготовления бетонных составляющих, в особенности фундаментов, в значительной степени зависит долговечность и надежность всего сооружения. Соблюдение сроков, за какое время схватываются бетонные смеси и составы, можно с уверенностью назвать основой успеха в любом строительном процессе.

Цели и задачи урока: совершенствование навыков умения графического решения задач, повторение основных физических понятий по данной теме; развитие устной и письменной речи, логического мышления; активизации познавательной деятельности через содержание и степень сложности задач; формирование интереса к теме.

План урока.

Ход урока

Необходимые оборудование и материалы: компьютер, проектор, экран, доска, программа Ms Power Point, у каждого ученика: термометр лабораторный, пробирка с парафином, пробиркодержатель, стакан с холодной и горячей водой, калориметр.

Управление:

Запуск презентации «клавиша F5», остановка — «клавиша Esc».

Смены всех слайдов организованы по щелчку левой кнопкой мыши (или по клавише «стрелка вправо»).

Возврат к предыдущему слайду «стрелка влево».

I. Повторение изученного материала.

1. Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? (Слайд 1)

2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества? (Слайд 2)

3. Приведите примеры нахождения вещества в различных агрегатных состояниях в природе. (Слайд 3)

4. Какое практическое значение имеют явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое? (Слайд 4)

5. Какой процесс соответствует переходу вещества из жидкого состояния в твёрдое? (Слайд 5)

6. Какой процесс соответствует переходу вещества из твердого состояния в жидкость? (Слайд 6)

7. Что такое сублимация? Приведите примеры. (Слайд 7)

8. Как изменяется скорость молекул вещества при переходе из жидкого состояния в твердое?

II. Изучение нового материала

На уроке мы изучим процесс плавления и кристаллизации кристаллического вещества — парафина, построим график данных процессов.

В ходе выполнения физического эксперимента выясним, как изменяется температура парафина при нагревании и охлаждении.

Выполнять эксперимент вы будете по описаниям к работе.

Перед выполнением работы напомню вам правила по технике безопасности:

При выполнении лабораторной работы будьте внимательны и осторожны.

Техника безопасности.

1. В калориметрах находится вода 60?С, будьте аккуратны.

2. При работе со стеклянными приборами соблюдайте осторожность.

3. Если случайно разбили прибор, то сообщите учителю, не убирайте осколки самостоятельно.

III. Фронтальный физический эксперимент.

На столах учащихся находятся листы с описанием работы (Приложение 2), по которым они выполняют эксперимент, строят график процесса и делают выводы. (Слайды 5).

IV. Закрепление изученного материала.

Подведение итогов фронтального эксперимента.

Выводы:

При нагревании парафина в твёрдом состоянии до температуры 50?С, температура увеличивается.

В процессе плавления температура остаётся постоянной.

Когда весь парафин расплавился, то при дальнейшем нагревании температура увеличивается.

При охлаждении жидкого парафина температура уменьшается.

В процессе кристаллизации температура остаётся постоянной.

Когда весь парафин отвердеет, при дальнейшем охлаждении температура уменьшается.

Структурная схема: «Плавление и отвердевание кристаллических тел»

(Слайд 12) Работа по схеме.

Явления	Научные факты	Гипотеза	Идеальный объект	Величины	Законы	Применение
	При плавлении кристаллического тела температура не изменяется. При отвердевании кристаллического тела температура не изменяется	При плавлении кристаллического тела кинетическая энергия атомов увеличивается, кристаллическая решётка разрушается. При отвердевании кинетическая энергия уменьшается происходит построение кристаллической решётки.	Твёрдое тело — тело, атомы которого являются материальными точками, расположенные упорядоченно (кристаллическая решётка), взаимодействуют между собой силами взаимного притяжения и отталкивания.	Q- количество теплоты Удельная теплота плавления	Q = m — поглощается Q = m — выделяется	1. Для расчёта количества теплоты 2. Для применения в технике, металлургии. 3. тепловые процессы в природе (таяние ледников, замерзание рек зимой, и т. д. 4. Напишите свои примеры.

Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое состояние, называется температурой плавления.

Процесс кристаллизации будет идти также при постоянной температуре. Она называется температурой кристаллизации. При этом температура плавления равна температуре кристаллизации.

Таким образом, плавление и кристаллизация — два симметричных процесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором — отдает в окружающую среду.

Различные температуры плавления определяют области применения различных твердых тел в быту, технике. Из тугоплавких металлов изготавливают жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакторах и электротехнике.

Закрепление знаний и подготовка к самостоятельной работе.

1. На рисунке изображен график нагревания и плавления кристаллического тела. (Слайд)

2. К каждой из ниже перечисленных ситуаций подберите график, который наиболее верно отражает происходящие с веществом процессы:

а) медь нагревают и плавят;

б) цинк нагревают до 400°С;

в) плавящийся стеарин нагревают до 100°С;

г) железо, взятое при 1539°С, нагревают до 1600°С;

д) олово нагревают от 100 до 232°С;

е) алюминий нагревают от 500 до 700°С.

Ответы: 1-б; 2-а; 3-в; 4-в; 5-б; 6-г;

На графике отражены наблюдения за изменением температуры двух

кристаллических веществ. Ответьте на вопросы:

а) В какие моменты времени началось наблюдение за каждым веществом? Сколько времени оно длилось?

б) Какое вещество начало плавиться раньше? Какое вещество расплавилось раньше?

в) Укажи температуру плавления каждого вещества. Назови вещества, графики нагревания, и плавления которых изображены.

4. Можно ли в алюминиевой ложке расплавить железо?

5.. Можно ли пользоваться ртутным термометром на полюсе холода, где была зафиксирована самая низкая температура — 88 градусов Цельсия?

6. Температура сгорания пороховых газов порядка 3500 градусов Цельсия. Почему ствол ружья не плавится при выстреле?

Ответы: Нельзя, так как температура плавления железа гораздо выше, чем температура плавления алюминия.

5.Нельзя, так как ртуть при такой температуре замерзнет, и термометр выйдет из строя.

6.Для нагревания и плавления вещества требуется время, и кратковременность сгорания пороха не позволяет стволу ружья нагреться до температуры плавления.

4. Самостоятельная работа. (Приложение 3).

Вариант 1

На рисунке 1,а изображен график нагревания и плавления кристаллического тела.

I. Какая температура тела была при первом наблюдении?

1. 300 °С; 2. 600 °С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 550 °С.

II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?

III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

IV. При какой температуре начался процесс плавления?

1. 50 °С; 2. 100 °С; 3. 600 °С; 4. 1200 °С; 5. 1000 °С.

V. Какое время тело плавилось?

1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин; 4. 16 мин; 5. 7 мин.

VI. Изменялась ли температура тела во время плавления?

VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

VIII. Какую температуру имело тело в последнее наблюдение?

1. 50 °С; 2. 500 °С; 3. 550 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.

Вариант 2

На рисунке 101,6 изображен график охлаждения и отвердевания кристаллического тела.

I. Какую температуру имело тело при первом наблюдении?

1. 400 °С; 2. 110°С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 440 °С.

II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

IV. При какой температуре начался процесс отвердевания?

1. 80 °С; 2. 350 °С; 3. 320 °С; 4. 450 °С; 5. 1000 °С.

V. Какое время отвердевало тело?

1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин;-4. 16 мин; 5. 7 мин.

VI. Изменялась ли температура тела во время отвердевания?

1. Увеличивалась. 2. Уменьшалась. 3. Не изменялась.

VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

VIII. Какую температуру имело тело в момент последнего наблюдения?

1. 10 °С; 2. 500 °С; 3. 350 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.

Подведение итогов самостоятельной работы.

1 вариант

I-4, II-1, III-3, IV-5, V-2, VI-3,VII-1, VIII-5.

2 вариант

I-2, II-2, III-4, IV-1, V-2, VI-3,VII-2, VIII-4.

Дополнительный материал: Просмотр видеоролика: «плавление льда при t

Сообщения учащихся о применении плавления и кристаллизации в промышленности.

Домашнее задание.

14 учебника; вопросы и задания к параграфу.

Задачи и упражнения.

Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1055-1057

Список литературы:

1. Пёрышкин А.В. Физика 8 класс. — М.: Дрофа.2009.
2. Кабардин О. Ф. Кабардина С. И. Орлов В. А. Задания для итогового контроля знаний учащихся по физике 7-11. — М.: Просвещение 1995.
3. Лукашик В. И. Иванова Е. В. Сборник задач по физике. 7-9. — М.: Просвещение 2005.
4. Буров В. А. Кабанов С. Ф. Свиридов В. И. Фронтальные экспериментальные задания по физике.
5. Постников А. В. Проверка знаний учащихся по физике 6-7. — М.: Просвещение 1986.
6. Кабардин О. Ф., Шефер Н. И. Определение температуры отвердевания и удельной теплоты кристаллизации парафина. Физика в школе №5 1993.
7. Видеокассета «Школьный физический эксперимент»
8. Картинки с сайтов.

Чтобы эффективно спланировать все строительные работы, нужно знать, сколько времени застывает бетон. И здесь есть ряд тонкостей, которые во многом определяют качество возведенной конструкции. Ниже мы подробно опишем, как происходит высушивание раствора, и на что нужно обращать внимание при организации сопутствующих операций.

Чтобы материал получился надежным, важно правильно организовать его высушивание

Теория полимеризации цементного раствора

Чтобы руководить процессом, очень важно понимать, как именно он происходит. Именно поэтому стоит заранее изучить, что представляет собой застывание цемента (узнайте здесь, как сделать вазоны из бетона).

На самом деле этот процесс является многоступенчатым. В него входят как набор прочности, так и собственно высыхание.

Давайте рассмотрим эти стадии более подробно:

• Затвердевание бетона и других растворов на основе цемента начинается с так называемого схватывания . При этом находящееся в опалубке вещество вступает в первичную реакцию с водой, благодаря чему начинает приобретать определенную структуру и механическую прочность.
• Время схватывания зависит от множества факторов . Если взять за эталон температуру воздуха в 200С, то для раствора М200 процесс стартует примерно через два часа после заливки и длится около часа-полутора.
• После схватывания происходит отвердевание бетона . Здесь основная масса цементных гранул вступает в реакцию с водой (по этой причине процесс иногда называют гидратацией цемента). Оптимальными условиями для гидратации является влажность воздуха около 75% и температура от 15 до 200С.
• При температуре ниже 100С есть риск, что материал так и не наберет проектную прочность, вот почему для работы в зимний период нужно применять специальные антиморозные добавки .

График набора прочности

• Прочность готовой конструкции и скорость отвердевания раствора взаимосвязаны . Если состав будет терять воду слишком быстро, то не весь цемент успеет прореагировать, и внутри конструкции сформируются очаги низкой плотности, которые могут стать источником трещин и других дефектов.

Обратите внимание! Резка железобетона алмазными кругами после полимеризации часто наглядно демонстрирует неоднородную структуру плит, залитых и просушенных с нарушением технологии.

Фото распила с явно видными дефектами

• В идеале до полного отвердения раствору требуется 28 суток . Впрочем, если к конструкции не выдвигаются слишком строгие требования по несущей способности, то можно начинать ее эксплуатировать уже через три-четыре дня после заливки.

Планируя строительные или ремонтные работы, важно верно оценить все факторы, которые будут влиять на скорость обезвоживания раствора (читайте также статью «Неавтоклавный газобетон и его особенности»).

Специалисты выделяют следующие моменты:

Процесс виброуплотнения

• Во-первых, важнейшую роль играют, условия окружающей среды. В зависимости от температуры и влажности залитый фундамент может либо высохнуть буквально за несколько дней (и тогда не наберет проектную прочность), либо оставаться мокрым больше месяца.
• Во-вторых – плотность укладки. Чем плотнее материал, тем медленнее он теряет влагу, а значит, более эффективно происходит гидратация цемента. Для уплотнения чаще всего используется виброобработка, но при выполнении работ своими руками можно обойтись и штыкованием.

Совет! Чем плотнее материал, тем сложнее его обрабатывать после упрочнения. Вот почему для конструкций, при возведении которых применялось виброуплотнение, чаще всего требуется алмазное бурение отверстий в бетоне: обычные буры слишком быстро изнашиваются.

• Состав материала также оказывает влияние на скорость протекания процесса. Главным образом темпы обезвоживания зависят от пористости наполнителя: керамзит и шлак накапливают микроскопические частицы влаги, и отдают их куда медленнее, чем песок или гравий.
• Также для замедления сушки и более эффективного набора прочности широко применяются влагоудерживающие добавки (бентонит, мыльные растворы и т.д.). Конечно, цена конструкции при этом возрастает, но зато не нужно беспокоиться о преждевременном пересыхании.

Модификатор для бетонов

• Кроме всего вышеперечисленного инструкция рекомендует обращать внимание и на материал опалубки. Пористые стенки из необрезной доски оттягивают из краевых участков значительное количество жидкости. Потому для обеспечения прочности лучше использовать опалубку из металлических щитов или же укладывать внутрь дощатого короба полиэтиленовую пленку.

Пористая опалубка активно «тянет» влагу из материала

Советы по организации процесса

Самостоятельная заливка бетонных фундаментов и полов должна осуществляться по определенному алгоритму.

Чтобы удержать влагу в толще материала и способствовать максимальному набору прочности, действовать нужно так:

• Для начала выполняем качественную гидроизоляцию опалубки. Для этого деревянные стенки покрываем полиэтиленом или используем специальные пластиковые разборные щиты.
• В состав раствора вводим модификаторы, действие которых направлено на уменьшение скорости испарения жидкости. Также можно применять добавки, позволяющие материалу быстрее набирать прочность, но стоят они довольно дорого, потому и применяют их в основном в многоэтажном строительстве.
• Затем заливаем бетон, тщательно его уплотняя. Для этой цели лучше всего задействовать специальный виброинструмент. Если же такого приспособления нет – обрабатываем заливаемую массу лопатой или металлическим прутом, удаляя пузыри воздуха.

Чем меньше влаги уйдет в первые дни, тем прочнее будет основание

• Поверхность раствора после схватывания накрываем полиэтиленовой пленкой. Делается это для того, чтобы снизить потери влаги в первые несколько суток после укладки.

Обратите внимание! Осенью полиэтилен также защищает цемент, находящийся на открытом воздухе, от осадков, размывающих поверхностный слой.

• Примерно через 7-10 дней можно демонтировать опалубку. После демонтажа внимательно осматриваем стенки конструкции: если они влажные, то можно оставить их открытыми, а вот сухие лучше тоже накрыть полиэтиленом.
• После этого раз в два-три дня снимаем пленку и инспектируем поверхность бетона. При появлении большого количества пыли, трещин или отслоения материала увлажняем застывший раствор из шланга и снова покрываем полиэтиленом.
• На двадцатый день снимаем пленку и продолжаем сушку в естественном режиме.
• После того, как с момента заливки пройдет 28 суток, можно начинать следующий этап работ. При этом, если мы все сделали правильно, нагружать конструкцию можно «по полной» — прочность ее будет максимальной!

Зная, сколько времени застывает бетонный фундамент, мы сможем правильно организовать все остальные строительные работы. Однако ускорять этот процесс нельзя, поскольку необходимые эксплуатационные характеристики цемент приобретает только тогда, когда отвердевает в течение достаточного времени (узнайте также как построить бетонный погреб).

Более подробная информация по данному вопросу изложена на видео в этой статье.

Меркурий | Введение в химию

Цель обучения

• Идентифицируйте ртуть по ее физическим свойствам.

---

Ключевые моменты

• Ртуть — единственный металл, который является жидким при стандартных условиях температуры и давления.
• Меркурий плохо проводит тепло, но хорошо проводит электричество.
• У Меркурия уникальная электронная конфигурация, которая сильно сопротивляется удалению электрона, что делает его похожим на благородный газ.В результате ртуть образует слабые связи и при комнатной температуре является жидкостью.
• Ртуть растворяется, образуя амальгамы с золотом, цинком и многими другими металлами.

---

Срок

• амальгама Сплав, содержащий ртуть.

---

Свойства ртути

Меркурий — это плотный серебристый элемент d-блока. Это единственный металл, который находится в жидком состоянии при стандартных условиях температуры и давления. Единственный другой элемент, который в этих условиях является жидким, — это бром, хотя такие металлы, как цезий, галлий и рубидий, плавятся чуть выше комнатной температуры.С температурой замерзания -38,83 ° C и температурой кипения 356,73 ° C ртуть имеет один из самых узких диапазонов жидкого состояния любого металла. Ртуть встречается в месторождениях по всему миру в основном в виде киновари (сульфида ртути), руды, которая является высокотоксичной при проглатывании или вдыхании. Отравление ртутью также может быть результатом воздействия водорастворимых форм ртути (таких как хлорид ртути или метилртути), вдыхания паров ртути или употребления в пищу морепродуктов, загрязненных ртутью.

По сравнению с другими металлами ртуть плохо проводит тепло, но хорошо проводит электричество.Ртуть имеет уникальную электронную конфигурацию, которая сильно сопротивляется удалению электрона, в результате чего ртуть ведет себя аналогично элементам из благородных газов. Слабые связи, образованные этими элементами, превращаются в твердые тела, которые легко плавятся при относительно низких температурах.

Ртуть Ртуть — серебристый металл, жидкий при стандартной температуре и давлении (STP).

Реакционная способность и амальгамы

Ртуть не реагирует с большинством кислот, хотя окисляющие кислоты, такие как концентрированная серная кислота и азотная кислота, растворяют ее с образованием сульфатных, нитратных и хлоридных солей.Как и серебро, ртуть реагирует с атмосферным сероводородом. Ртуть вступает в реакцию даже с твердыми хлопьями серы, которые используются в наборах для разлива ртути для поглощения паров ртути.

Ртуть растворяется, образуя амальгамы с золотом, цинком и многими другими металлами. Железо является исключением, и железные колбы традиционно использовались для торговли ртутью. Амальгама натрия является обычным восстановителем в органическом синтезе, а также используется в натриевых лампах высокого давления. Ртуть легко соединяется с алюминием с образованием ртутно-алюминиевой амальгамы, когда два чистых металла вступают в контакт.Поскольку амальгама разрушает слой оксида алюминия, который защищает металлический алюминий от окисления, даже небольшое количество ртути может серьезно повредить алюминий. По этой причине ртуть не допускается на борт самолета в большинстве случаев из-за риска образования амальгамы с открытыми алюминиевыми частями.

Использование ртути

Ртуть используется в термометрах, барометрах, манометрах, поплавковых клапанах, ртутных переключателях и других устройствах. Опасения по поводу токсичности элемента привели к тому, что ртутные термометры в значительной степени отказались от использования в клинических условиях в пользу инструментов, наполненных спиртом.Ртуть до сих пор используется в научных исследованиях и в качестве амальгамы для реставрации зубов. Он также используется в освещении — электричество, проходящее через пары ртути в люминофорной трубке, производит коротковолновый ультрафиолетовый свет, заставляя люминофор флуоресцировать и производить видимый свет.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Плавление, кипячение и сублимация — вводная химия — 1-е канадское издание

Дэвид В.Болл и Джесси А. Ки

Цели обучения

1. Опишите, что происходит во время смены фазы.
2. Рассчитайте изменение энергии, необходимое для изменения фазы.

Вещества могут менять фазу — часто из-за изменения температуры. При низких температурах большинство веществ твердые; при повышении температуры они становятся жидкими; еще при более высоких температурах они становятся газообразными.

Процесс превращения твердого тела в жидкость называется плавлением.(более старый термин, который вы иногда можете встретить, — fusion ). Противоположный процесс, когда жидкость превращается в твердое тело, называется затвердеванием. Для любого чистого вещества температура, при которой происходит плавление, известная как точка плавления, является характеристикой этого вещества. Чтобы твердое вещество превратилось в жидкость, требуется энергия. Каждое чистое вещество имеет определенное количество энергии, необходимое для перехода из твердого состояния в жидкое. Это количество называется энтальпией плавления (или теплотой плавления) вещества, представленной как Δ H _fus .Некоторые значения Δ H _fus перечислены в таблице 10.2 «Энтальпии плавления различных веществ»; предполагается, что эти значения относятся к температуре плавления вещества. Обратите внимание, что единица измерения Δ H _fus — килоджоули на моль, поэтому нам нужно знать количество материала, чтобы знать, сколько энергии требуется. Δ H _fus всегда указывается в таблице как положительное число. Однако его можно использовать как для процессов плавления, так и для процессов затвердевания, если вы помните, что плавление всегда эндотермическое (поэтому Δ H будет положительным), в то время как затвердевание всегда будет экзотермическим (так Δ H будет отрицательный).

Таблица 10.2 Энтальпии плавления различных веществ

Вещество (точка плавления)	Δ H фус (кДж / моль)
Вода (0 ° C)	6,01
Алюминий (660 ° C)	10,7
Бензол (5,5 ° C)	9,95
Этанол (-114,3 ° C)	5,02
Ртуть (-38,8 ° C)	2.29

Пример 2

Каково изменение энергии при плавлении 45,7 г H ₂ O при 0 ° C?

Решение

Δ H _фус H ₂ O составляет 6,01 кДж / моль. Однако наше количество дано в граммах, а не в молях, поэтому первым шагом является преобразование граммов в моль, используя молярную массу H ₂ O, которая составляет 18,0 г / моль. Тогда мы можем использовать Δ H _fus в качестве коэффициента преобразования. Поскольку вещество плавится, процесс эндотермический, поэтому изменение энергии будет иметь положительный знак.

45,7 г H ₂ O × (1 моль H ₂ O / 18,0 г H ₂ O) × (6,01 кДж / 1 моль H ₂ O) = 15,3 кДж

Без знака число считается положительным.

Проверьте себя

Каково изменение энергии, когда 108 г C ₆ H ₆ замерзают при 5,5 ° C?

Ответ

−13,8 кДж

При плавлении энергия идет исключительно на изменение фазы вещества; это не влияет на изменение температуры вещества.Следовательно, плавление — изотермический процесс, потому что вещество остается при той же температуре. Только когда все вещество расплавлено, дополнительная энергия уходит на изменение его температуры.

Что происходит, когда твердое вещество становится жидкостью? В твердом теле отдельные частицы застревают на месте, потому что межмолекулярные силы не могут быть преодолены энергией частиц. Когда подается больше энергии (например, за счет повышения температуры), наступает момент, когда частицы имеют достаточно энергии, чтобы двигаться, но недостаточно энергии, чтобы разделиться.Это жидкая фаза: частицы все еще контактируют, но могут перемещаться друг вокруг друга. Это объясняет, почему жидкости могут принимать форму своих контейнеров: частицы движутся вокруг и под действием силы тяжести заполняют минимально возможный объем (если жидкость не находится в среде с невесомостью — см. Рисунок 10.3 «Жидкости и гравитация») .

Рисунок 10.3 Жидкости и гравитация

(а) Жидкость заполняет дно контейнера, поскольку она направляется вниз под действием силы тяжести, а частицы скользят друг по другу.(б) Жидкость плавает в условиях невесомости. Частицы все еще скользят друг по другу, потому что они находятся в жидкой фазе, но теперь нет силы тяжести, чтобы тянуть их вниз. Источник: «Стакан воды» Дерека Дженсена находится в открытом доступе; «Clayton Anderson zero g» является общественным достоянием, потому что он был создан исключительно НАСА.

Фазовый переход между жидкостью и газом имеет некоторое сходство с фазовым переходом между твердым телом и жидкостью. При определенной температуре частицы в жидкости обладают достаточной энергией, чтобы стать газом.Процесс превращения жидкости в газ называется кипением (или испарением), а процесс превращения газа в жидкость — конденсацией. Однако, в отличие от процесса преобразования твердое тело / жидкость, на процесс преобразования жидкость / газ заметно влияет окружающее давление на жидкость, поскольку на газы сильно влияет давление. Это означает, что температура, при которой жидкость становится газом, точка кипения, может изменяться в зависимости от давления окружающей среды. Поэтому мы определяем нормальную точку кипения как температуру, при которой жидкость превращается в газ, когда окружающее давление составляет ровно 1 атм или 760 торр.Если не указано иное, предполагается, что точка кипения соответствует давлению 1 атм.

Подобно переходу между твердой / жидкой фазой, переход жидкость / газ включает в себя энергию. Количество энергии, необходимое для преобразования жидкости в газ, называется энтальпией испарения (или теплотой испарения), представленной как Δ H _vap . Некоторые значения Δ H _vap перечислены в Таблице 10.3 «Энтальпии испарения для различных веществ»; предполагается, что эти значения относятся к нормальной температуре кипения вещества, которая также указана в таблице.Единица измерения Δ H _vap — это также килоджоули на моль, поэтому нам нужно знать количество материала, чтобы знать, сколько энергии требуется. Δ H _vap также всегда указывается в таблице как положительное число. Его можно использовать как для процессов кипения, так и для процессов конденсации, если вы помните, что кипение всегда эндотермическое (поэтому Δ H будет положительным), в то время как конденсация всегда будет экзотермической (поэтому Δ H будет отрицательным). .

Таблица 10.3 энтальпии испарения различных веществ

Вещество (нормальная точка кипения)	Δ H пар (кДж / моль)
Вода (100 ° C)	40,68
Бром (59,5 ° C)	15,4
Бензол (80,1 ° C)	30,8
Этанол (78,3 ° C)	38,6
Ртуть (357 ° C)	59.23

Пример 3

Каково изменение энергии при конденсации 66,7 г Br ₂ (г) в жидкость при 59,5 ° C?

Решение

Δ H _vap Br ₂ составляет 15,4 кДж / моль. Несмотря на то, что это процесс конденсации, мы все равно можем использовать числовое значение Δ H _vap , если мы понимаем, что мы должны отнять энергию, поэтому значение Δ H будет отрицательным. Чтобы определить величину изменения энергии, мы должны сначала перевести количество Br ₂ в моль.Тогда мы можем использовать Δ H _vap в качестве коэффициента преобразования.

66,7 г Br ₂ × (1 моль Br _2/ 159,8 г Br ₂ ) × (15,4 кДж / 1 моль Br ₂ ) = 6,43 кДж

Поскольку процесс экзотермический, фактическое значение будет отрицательным: Δ H = −6,43 кДж.

Проверьте себя

Каково изменение энергии при кипении 822 г C ₂ H ₅ OH (ℓ) при нормальной температуре кипения 78,3 ° C?

Ответ

689 кДж

Как и при плавлении, энергия при кипении идет исключительно на изменение фазы вещества; это не влияет на изменение температуры вещества.Так что кипячение — это тоже изотермический процесс. Только когда все вещество закипело, дополнительная энергия уходит на изменение его температуры.

Что происходит, когда жидкость становится газом? Мы уже установили, что жидкость состоит из соприкасающихся друг с другом частиц. Когда жидкость становится газом, частицы отделяются друг от друга, и каждая частица движется в космосе своим путем. Вот как газы наполняют свои контейнеры. Действительно, в газовой фазе большая часть объема — это пустое пространство; только около 1/1000 объема фактически занято материей (Рисунок 10.4 «Жидкости и газы»). Именно это свойство газов объясняет, почему они могут сжиматься, и этот факт рассматривается в главе 6 «Газы».

Рисунок 10.4 Жидкости и газы

В (а) частицы представляют собой жидкость; частицы находятся в контакте, но также могут перемещаться друг вокруг друга. В (b) частицы представляют собой газ, и большая часть объема фактически представляет собой пустое пространство. Частицы не соответствуют масштабу; в действительности, точки, представляющие частицы, будут иметь размер примерно 1/100 от изображенного.

При некоторых обстоятельствах твердая фаза может переходить непосредственно в газовую фазу, минуя жидкую фазу, а газ может непосредственно становиться твердым. Переход твердого вещества в газ называется сублимацией, а обратный процесс — осаждением. Сублимация изотермическая, как и другие фазовые переходы. Во время сублимации наблюдается измеримое изменение энергии; это изменение энергии называется энтальпией сублимации, представленной как Δ H _sub . Связь между Δ H _sub и другими изменениями энтальпии следующая:

Δ H _sub = Δ H _fus + Δ H _vap

Таким образом, Δ H _sub не всегда табулируется, потому что его можно просто вычислить из Δ H _fus и Δ H _vap .

Есть несколько распространенных примеров сублимации. Хорошо известный продукт — сухой лед — на самом деле твердый CO ₂ . Сухой лед является сухим, потому что он возгоняется, при этом твердое вещество, минуя жидкую фазу, переходит прямо в газовую фазу. Сублимация происходит при температуре −77 ° C, поэтому с ней нужно обращаться осторожно. Если вы когда-нибудь замечали, что кубики льда в морозильной камере со временем становятся меньше, это связано с тем, что твердая вода очень медленно сублимируется. «Морозный ожог» на самом деле не ожог; это происходит, когда определенные продукты, такие как мясо, медленно теряют твердую воду из-за сублимации.Еда по-прежнему хорошая, но выглядит неаппетитно. Уменьшение температуры морозильной камеры замедлит сублимацию твердой воды.

Химические уравнения можно использовать для представления фазового перехода. В таких случаях очень важно использовать метки фаз на веществах. Например, химическое уравнение таяния льда с образованием жидкой воды выглядит следующим образом:

H ₂ O (т) → H ₂ O (ℓ)

Никаких химических изменений не происходит; однако происходят физические изменения.

Кривые нагрева

График зависимости температуры от количества добавляемого тепла известен как кривая нагрева (рис. 10.5). Они обычно используются, чтобы наглядно показать взаимосвязь между фазовыми изменениями и энтальпией для данного вещества.

Рисунок 10.5. Типовая диаграмма кривой нагрева.

На рис. 10.5 твердое тело приобретает кинетическую энергию и, следовательно, температура повышается по мере добавления тепла. В точке плавления добавляемое тепло используется для разрушения межмолекулярных сил притяжения твердого тела вместо увеличения кинетической энергии, и поэтому температура остается постоянной.После того, как все твердое вещество снова расплавилось, добавленное тепло идет на увеличение кинетической энергии (и температуры) молекул жидкости до точки кипения. В точке кипения, опять же, добавленное тепло используется для разрушения межмолекулярных сил притяжения вместо передачи кинетической энергии, а температура остается постоянной, пока вся жидкость не превратится в газ.

Основные выводы

• Фазовые изменения могут происходить между любыми двумя фазами материи.
• Все фазовые изменения происходят с одновременным изменением энергии.
• Все фазовые переходы изотермические.

Упражнения

1. В чем разница между плавкой и затвердеванием ?

2. В чем разница между кипящим и конденсационным ?

3. Опишите молекулярные изменения, когда твердое вещество становится жидкостью.

4. Опишите молекулярные изменения, когда жидкость становится газом.

5. Каково изменение энергии при плавлении 78,0 г Hg при -38,8 ° C?

6. Каково изменение энергии, когда 30,8 г алюминия затвердевают при 660 ° C?

7. Каково изменение энергии при кипении 111 г Br ₂ при 59,5 ° C?

8. Каково изменение энергии при конденсации 98,6 г H ₂ O при 100 ° C?

9. Каждое из следующих утверждений неверно. Перепишите их, чтобы они были правильными.

a) Температурные изменения во время фазового перехода.

б) Процесс превращения жидкости в газ называется сублимацией.

10. Каждое из следующих утверждений неверно. Перепишите их, чтобы они были правильными.

а) Объем газа содержит только около 10% вещества, а остальное — пустое пространство.

б) Δ H _sub равно Δ H _vap .

11.Напишите химическое уравнение плавления элементарного натрия.

12. Напишите химическое уравнение затвердевания бензола (C ₆ H ₆ ).

13. Напишите химическое уравнение сублимации CO ₂ .

14. Напишите химическое уравнение кипения пропанола (C ₃ H ₇ OH).

Δ H _sub I ₂ составляет 60.46 кДж / моль, а его Δ H _пар составляет 41,71 кДж / моль. Что такое Δ H _fus у I ₂ ?

Ответы

1.

Плавление — это фазовый переход из твердого состояния в жидкое, тогда как затвердевание — это фазовый переход из жидкого состояния в твердое.

3.

У молекул достаточно энергии, чтобы двигаться друг относительно друга, но недостаточно, чтобы полностью отделиться друг от друга.

5.

890 Дж

7.

10,7 кДж

9.

a) Температура не меняется во время фазового перехода.

б) Процесс превращения жидкости в газ называется кипением; процесс превращения твердого тела в газ называется сублимацией.

11.

Na (т) → Na ()
13.

CO ₂ (с) → CO ₂ (г)
15.

46.69 кДж / моль

10.5 Твердое вещество — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить и описать связывание и свойства кристаллических твердых тел с ионной, молекулярной, металлической и ковалентной сеткой
• Опишите основные типы кристаллических твердых веществ: ионные твердые вещества, металлические твердые частицы, твердые вещества с ковалентной сеткой и молекулярные твердые вещества.
• Объясните, каким образом могут возникать кристаллические дефекты в твердом теле

Когда большинство жидкостей охлаждается, они в конечном итоге замерзают и образуют кристаллических твердых тел , твердых тел, в которых атомы, ионы или молекулы расположены определенным повторяющимся образом.Также возможно, что жидкость замерзнет до того, как ее молекулы выстроятся в упорядоченный узор. Полученные материалы называются аморфными твердыми телами, или некристаллическими твердыми телами (или, иногда, стеклами). Частицы таких твердых тел не имеют упорядоченной внутренней структуры и расположены беспорядочно (рис. 1).

Рис. 1. Объекты твердой фазы могут быть расположены в регулярном повторяющемся узоре (кристаллические твердые тела) или случайным образом (аморфные).

Металлы и ионные соединения обычно образуют упорядоченные кристаллические твердые тела.Вещества, состоящие из больших молекул или смеси молекул, движение которых более ограничено, часто образуют аморфные твердые тела. Например, свечи для свечей представляют собой аморфные твердые вещества, состоящие из крупных молекул углеводородов. Некоторые вещества, такие как оксид бора (показанный на рисунке 2), могут образовывать кристаллические или аморфные твердые вещества, в зависимости от условий, в которых они производятся. Также аморфные твердые вещества могут переходить в кристаллическое состояние при соответствующих условиях.

Рисунок 2. (a) Триоксид дибора, B ₂ O ₃ , обычно находится в виде белого аморфного твердого вещества (стекла), которое имеет высокую степень беспорядка в своей структуре. (b) При осторожном продолжительном нагревании он может быть преобразован в кристаллическую форму B ₂ O ₃ , которая имеет очень упорядоченную структуру.

Кристаллические твердые тела обычно классифицируются по природе сил, удерживающих их частицы вместе. Эти силы в первую очередь ответственны за физические свойства твердых тел.В следующих разделах дается описание основных типов кристаллических твердых веществ: ионных, металлических, ковалентных и молекулярных.

Ионные твердые частицы , такие как хлорид натрия и оксид никеля, состоят из положительных и отрицательных ионов, которые удерживаются вместе за счет электростатического притяжения, которое может быть довольно сильным (рис. 3). Многие ионные кристаллы также имеют высокие температуры плавления. Это происходит из-за очень сильного притяжения между ионами — в ионных соединениях притяжения между полными зарядами (намного) больше, чем между частичными зарядами в полярных молекулярных соединениях.Это будет рассмотрено более подробно при обсуждении энергий решетки позже. Хотя они твердые, они также имеют тенденцию быть хрупкими и скорее ломаются, чем гнутся. Ионные твердые тела не проводят электричество; однако они действительно проводят в расплавленном или растворенном состоянии, потому что их ионы могут свободно перемещаться. Многие простые соединения, образованные реакцией металлического элемента с неметаллическим элементом, являются ионными.

Рис. 3. Хлорид натрия представляет собой твердое ионное вещество.

Металлические твердые тела , такие как кристаллы меди, алюминия и железа, образованы атомами металлов Рис. 4.Структуру металлических кристаллов часто описывают как равномерное распределение атомных ядер в «море» делокализованных электронов. Атомы внутри такого металлического твердого тела удерживаются вместе уникальной силой, известной как металлическая связь , которая дает множество полезных и разнообразных объемных свойств. Все они обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью, металлическим блеском и пластичностью. Многие из них очень твердые и довольно сильные. Благодаря своей пластичности (способности деформироваться под давлением или ударами) они не разрушаются и, следовательно, являются полезными строительными материалами.Температуры плавления металлов сильно различаются. Ртуть является жидкостью при комнатной температуре, а щелочные металлы плавятся ниже 200 ° C. Некоторые постпереходные металлы также имеют низкие температуры плавления, тогда как переходные металлы плавятся при температурах выше 1000 ° C. Эти различия отражают различия в прочности металлических связей между металлами.

Рис. 4. Медь — металлическое твердое тело.

Твердые вещества с ковалентной сеткой включают кристаллы алмаза, кремния, некоторых других неметаллов и некоторых ковалентных соединений, таких как диоксид кремния (песок) и карбид кремния (карборунд, абразив на наждачной бумаге).Многие минералы имеют сети ковалентных связей. Атомы в этих твердых телах удерживаются вместе сеткой ковалентных связей, как показано на рисунке 5. Чтобы разорвать или расплавить твердое тело с ковалентной сеткой, ковалентные связи должны быть разорваны. Поскольку ковалентные связи относительно прочны, твердые вещества с ковалентной сеткой обычно характеризуются твердостью, прочностью и высокими температурами плавления. Например, алмаз является одним из самых твердых известных веществ и плавится при температуре выше 3500 ° C.

Рис. 5. Ковалентный кристалл содержит трехмерную сеть ковалентных связей, как показано на структурах алмаза, диоксида кремния, карбида кремния и графита.Графит — исключительный пример, состоящий из плоских листов ковалентных кристаллов, которые удерживаются вместе слоями нековалентными силами. В отличие от типичных ковалентных твердых тел, графит очень мягкий и электропроводный.

Твердые вещества , такие как лед, сахароза (столовый сахар) и йод, как показано на рисунке 6, состоят из нейтральных молекул. Сила сил притяжения между элементами, присутствующими в разных кристаллах, широко варьируется, на что указывают температуры плавления кристаллов.Небольшие симметричные молекулы (неполярные молекулы), такие как H ₂ , N ₂ , O ₂ и F ₂ , обладают слабыми силами притяжения и образуют молекулярные твердые тела с очень низкими температурами плавления (ниже −200 ° C ). Вещества, состоящие из более крупных неполярных молекул, обладают большей силой притяжения и плавятся при более высоких температурах. Молекулярные твердые тела, состоящие из молекул с постоянными дипольными моментами (полярные молекулы), плавятся при еще более высоких температурах. Примеры включают лед (точка плавления 0 ° C) и столовый сахар (точка плавления 185 ° C).

Рис. 6. Двуокись углерода (CO ₂ ) состоит из небольших неполярных молекул и образует молекулярное твердое вещество с температурой плавления -78 ° C. Йод (I ₂ ) состоит из более крупных неполярных молекул и образует молекулярное твердое вещество, которое плавится при 114 ° C.

Кристаллическое твердое тело, подобное перечисленным в Таблице 7, имеет точную температуру плавления, потому что каждый атом или молекула одного и того же типа удерживается на месте с одинаковыми силами или энергией. Таким образом, притяжения между элементами, составляющими кристалл, имеют одинаковую силу, и для их разрушения требуется одинаковое количество энергии.Постепенное размягчение аморфного материала резко отличается от отчетливого плавления кристаллического твердого вещества. Это происходит из-за структурной неэквивалентности молекул в аморфном твердом теле. Некоторые силы слабее других, и когда аморфный материал нагревается, самые слабые межмолекулярные притяжения разрушаются первыми. При дальнейшем повышении температуры более сильные аттракционы разрушаются. Таким образом, аморфные материалы размягчаются в широком диапазоне температур.

Тип твердого	Тип частиц	Тип достопримечательностей	Недвижимость	Примеры
ионный	ионов	ионные связи	твердый, хрупкий, проводит электричество как жидкость, но не как твердое тело, температура плавления от высокой до очень высокой	NaCl, Al 2 O 3
металлик	атомов электроположительных элементов	металлические связки	блестящий, податливый, пластичный, хорошо проводит тепло и электричество, переменная твердость и температура плавления	Cu, Fe, Ti, Pb, U
ковалентная сеть	атомов электроотрицательных элементов	ковалентных связей	очень твердый, непроводящий, очень высокая температура плавления	C (алмаз), SiO 2 , SiC
молекулярный	молекул (или атомов)	МВФ	переменная твердость, переменная хрупкость, непроводящий, низкая температура плавления	H 2 O, CO 2 , I 2 , C 12 H 22 O 11
Таблица 7. Типы кристаллических твердых тел и их свойства

Графен: материал будущего

Углерод — незаменимый элемент в нашем мире. Уникальные свойства атомов углерода позволяют существовать основанным на углероде формам жизни, таким как мы. Углерод образует огромное количество веществ, которые мы используем ежедневно, в том числе те, что показаны на рис. 7. Возможно, вы знакомы с алмазом и графитом, двумя наиболее распространенными аллотропами углерода. (Аллотропы — это разные структурные формы одного и того же элемента.) Алмаз — одно из самых твердых веществ, тогда как графит достаточно мягкий, чтобы его можно было использовать в качестве грифеля. Эти очень разные свойства проистекают из разного расположения атомов углерода в разных аллотропах.

Рис. 7. Алмаз чрезвычайно твердый из-за прочной связи между атомами углерода во всех направлениях. Графит (грифель карандаша) трется о бумагу из-за слабого притяжения между слоями углерода. Изображение поверхности графита показывает расстояние между центрами соседних атомов углерода.(Фото слева: модификация работы Стива Джурветсона; фото в середине: модификация работы Геологической службы США)

Возможно, вы менее знакомы с недавно обнаруженной формой углерода: графеном. Впервые графен был выделен в 2004 году с помощью ленты для снятия все более тонких слоев с графита. По сути, это один лист (толщиной в один атом) графита. Графен, показанный на рисунке 8, не только прочный и легкий, но также является отличным проводником электричества и тепла.Эти свойства могут оказаться очень полезными в широком диапазоне приложений, таких как значительно улучшенные компьютерные микросхемы и схемы, улучшенные батареи и солнечные элементы, а также более прочные и легкие конструкционные материалы. Нобелевская премия по физике 2010 г. была присуждена Андре Гейму и Константину Новоселову за их новаторские работы с графеном.

Рис. 8. Листы графена могут быть сформированы в виде букиболов, нанотрубок и уложенных друг на друга слоев.

В кристаллическом твердом теле атомы, ионы или молекулы расположены в определенном повторяющемся узоре, но случайные дефекты могут возникать в этом узоре.Известно несколько типов дефектов, как показано на рисунке 9. Вакансии — это дефекты, которые возникают, когда позиции, которые должны содержать атомы или ионы, являются вакантными. Реже некоторые атомы или ионы в кристалле могут занимать позиции, называемые междоузлиями, , расположенными между обычными позициями для атомов. Другие искажения обнаруживаются в примесных кристаллах, например, когда катионы, анионы или молекулы примеси слишком велики, чтобы поместиться в регулярные положения без искажения структуры.В кристалл иногда добавляют следовые количества примесей (процесс, известный как легирование ) , чтобы создать дефекты в структуре, которые приводят к желаемым изменениям его свойств. Например, кристаллы кремния легированы различными количествами различных элементов, чтобы получить подходящие электрические свойства для их использования в производстве полупроводников и компьютерных микросхем.

Рис. 9. Типы кристаллических дефектов включают вакансии, межузельные атомы и примеси замещения.

Некоторые вещества образуют твердые кристаллические вещества, состоящие из частиц с очень организованной структурой; другие образуют аморфные (некристаллические) твердые тела с неупорядоченной внутренней структурой. Основными типами кристаллических твердых веществ являются ионные твердые вещества, металлические твердые частицы, твердые вещества с ковалентной сеткой и твердые молекулярные тела. Свойства различных видов кристаллических твердых тел обусловлены типами частиц, из которых они состоят, расположением частиц и силой притяжения между ними.Поскольку их частицы испытывают одинаковое притяжение, кристаллические твердые тела имеют разные температуры плавления; частицы в аморфных твердых телах подвергаются целому ряду взаимодействий, поэтому они постепенно размягчаются и плавятся в диапазоне температур. Некоторые кристаллические твердые тела имеют дефекты в определенной повторяющейся структуре их частиц. Эти дефекты (которые включают вакансии, атомы или ионы, не находящиеся в правильном положении, и примеси) изменяют физические свойства, такие как электропроводность, которая используется в кристаллах кремния, используемых для производства компьютерных микросхем.

Химия: упражнения в конце главы

1. Какие типы жидкостей обычно образуют аморфные твердые тела?
2. При очень низких температурах кислород, O ₂ , замерзает и образует кристаллическое твердое вещество. Что лучше всего описывает эти кристаллы?

   (а) ионный

   (б) ковалентная сеть

   (в) металлик

   (г) аморфный

   (д) молекулярные кристаллы

3. По мере охлаждения оливковое масло медленно затвердевает и превращается в твердое вещество в широком диапазоне температур.Что лучше всего описывает твердое тело?

   (а) ионный

   (б) ковалентная сеть

   (в) металлик

   (г) аморфный

   (д) молекулярные кристаллы

4. Объясните, почему лед, который представляет собой твердое кристаллическое вещество, имеет температуру плавления 0 ° C, тогда как масло, которое является аморфным твердым веществом, размягчается в диапазоне температур.
5. Укажите тип кристаллического твердого вещества (металлический, ковалентный, ионный или молекулярный), образованный каждым из следующих веществ:

   (а) SiO ₂

   (б) KCl

   (в) Cu

   (г) CO ₂

   (e) C (ромб)

   (ж) BaSO ₄

   (г) NH ₃

   (ч) NH ₄ F

   (i) C ₂ H ₅ OH

6. Укажите тип кристаллического твердого вещества (металлический, сетчатый ковалентный, ионный или молекулярный), образованный каждым из следующих веществ:

   (а) CaCl ₂

   (б) SiC

   (в) № ₂

   (г) Fe

   (е) С (графит)

   (ж) Канал ₃ Канал ₂ Канал ₂ Канал ₃

   (г) HCl

   (ч) NH ₄ НЕТ ₃

   (i) K ₃ PO ₄

7. Классифицируйте каждое вещество в таблице как твердое тело с металлической, ионной, молекулярной или ковалентной сеткой:
   

   Вещество	Внешний вид	Точка плавления	Электропроводность	Растворимость в воде
   X	блестящий, податливый	1500 ° С	высокая	нерастворимый
   Y	мягкий, желтый	113 ° С	нет	нерастворимый
   Z	жесткий, белый	800 ° С	только в расплавленном / растворенном виде	растворимый
   Таблица 8.

8. Классифицируйте каждое вещество в таблице как твердое тело с металлической, ионной, молекулярной или ковалентной сеткой:
   

   Вещество	Внешний вид	Точка плавления	Электропроводность	Растворимость в воде
   X	хрупкий, белый	800 ° С	только в расплавленном / растворенном виде	растворимый
   Y	блестящий, податливый	1100 ° С	высокая	нерастворимый
   Z	твердый, бесцветный	3550 ° С	нет	нерастворимый
   Таблица 9.

9. Идентифицировать следующие вещества как ионные, металлические, ковалентные сетчатые или молекулярные твердые вещества:

   Вещество А податливо, пластично, хорошо проводит электричество и имеет температуру плавления 1135 ° C. Вещество B хрупкое, не проводит электричество как твердое тело, но проводит его в расплавленном состоянии и имеет температуру плавления 2072 ° C. Вещество C очень твердое, не проводит электричество и имеет температуру плавления 3440 ° C. Вещество D мягкое, не проводит электричество и имеет температуру плавления 185 ° C.

10. Вещество A блестящее, хорошо проводит электричество и плавится при 975 ° C. Вещество A, скорее всего, a (n):

    (а) ионное твердое вещество

    (б) металлический твердый

    (c) молекулярное твердое вещество

    (d) твердое тело с ковалентной сеткой

11. Вещество B твердое, не проводит электричество и плавится при 1200 ° C. Вещество B, вероятно, a (n):

    (а) ионное твердое вещество

    (б) металлический твердый

    (c) молекулярное твердое вещество

    (d) твердое тело с ковалентной сеткой

Глоссарий

аморфное твердое тело

(также некристаллическое твердое тело) твердое вещество, в котором частицы не имеют упорядоченной внутренней структуры

сплошная ковалентная сеть

твердое тело, частицы которого удерживаются вместе ковалентными связями

кристаллическое твердое вещество

твердое тело, в котором частицы расположены определенным повторяющимся узором

межстраничных сайтов

промежутков между обычными положениями частиц в любом массиве атомов или ионов

ионное твердое вещество

твердое тело, состоящее из положительных и отрицательных ионов, удерживаемых вместе сильным электростатическим притяжением

металлический твердый

твердое тело, состоящее из атомов металла

молекулярное твердое вещество

твердое тело, состоящее из нейтральных молекул, удерживаемых вместе межмолекулярными силами притяжения

вакансия

дефект, возникающий, когда позиция, которая должна содержать атом или ион, свободна

Решения

Ответы к упражнениям в конце главы по химии

2.(д) молекулярные кристаллы

4. Лед имеет кристаллическую структуру, стабилизированную водородными связями. Эти межмолекулярные силы имеют сравнимую силу и, следовательно, для преодоления требуется такое же количество энергии. В результате лед тает при одной температуре, а не в диапазоне температур. Различные очень большие молекулы, из которых состоит масло, испытывают различные ван-дер-ваальсовы притяжения различной силы, которые преодолеваются при различных температурах, поэтому процесс плавления происходит в широком диапазоне температур.

6. (а) ионный; (б) ковалентная сеть; (в) молекулярный; (г) металлический; (д) ковалентная сеть; (е) молекулярный; (ж) молекулярный; (h) ионный; (i) ионный

8. X = ионный; Y = металлик; Z = ковалентная сеть

10. (б) металлический твердый

Теория частиц — изменения состояния

Теория частиц — изменения состояния

Вы SCIcentre / Self Ресурсы для изучения / Теория частиц — Введение

Охваченные темы

Плавка

Испарение

Кипячение

---

Изменения состояния

Кинетическая теория материи может быть использована для объяснения того, как твердые тела, жидкости и газы взаимозаменяемы в результате увеличения или уменьшения тепловой энергии.Когда объект нагревается, движение частиц увеличивается по мере того, как частицы стать более энергичным. Если его охладить, движение частиц уменьшается. поскольку они теряют энергию.

---

Плавка

В твердом теле сильное притяжение между частицами крепко удерживает их упакованы вместе. Даже если они вибрируют, этого недостаточно, чтобы нарушить структура. Когда твердое тело нагревается, частицы получают энергию и начинают вибрировать все быстрее и быстрее.Вначале структура постепенно ослабевает, что имеет эффект расширения твердого тела. Дальнейшее нагревание дает больше энергии пока частицы не начнут вырываться из структуры. Хотя частицы все еще слабо связаны, они могут передвигаться. На данный момент твердое тело тает, образуя жидкость. Частицы в жидкости такие же как в твердом теле, но у них больше энергии. Чтобы растопить твердую энергию, требуется преодолеть притяжение между частицами и позволить им тянуть их отдельно.Энергия поступает, когда твердое тело нагревается. Температура на что-то плавится, называется его «точкой плавления» или температурой плавления. При комнатной температуре материал представляет собой твердое тело, жидкость или газ в зависимости от его плавления. температура. Все, что имеет температуру плавления выше 20 ° C, вероятно быть твердым при нормальных условиях. Материалы имеют самые разные плавки. температуры например ртуть -39oC, лед 0oC, соль 1081oC, алюминий 660oC и сталь 1535oC. Обычные материалы, такие как лед, масло и воск, имеют разную температуру плавления. температуры и может использоваться в качестве примера с детьми.
Лед — вероятно, тающее вещество, с которым знакомо большинство детей. Может быть проблематичным при попытке развить понимание таяния, как оно им часто кажется, что они тают без какого-либо источника тепла. Лед тает при комнатной температуре потому что окружающий воздух теплее льда и имеет температуру выше температура плавления. Тепловая энергия, необходимая для плавления льда, поступает от окружающий воздух, который в результате станет немного прохладнее.
Не все твердые вещества плавятся при нагревании.Некоторые могут претерпевать химические изменения в результате нагрева. Например, бумага горит, а не тает.

---

Испарение

В жидкости одни частицы обладают большей энергией, чем другие. Эти «более энергичные частицы «могут обладать достаточной энергией, чтобы покинуть поверхность. жидкости в виде газа или пара. Этот процесс называется испарением, и в результате испарения обычно наблюдается при высыхании луж или одежды. Испарение происходит при комнатной температуре, которая часто намного ниже точки кипения жидкости.Испарение происходит с поверхности жидкости. Поскольку температура увеличивается скорость испарения, увеличивается. Испарению также способствует ветреные условия, которые помогают удалить частицы пара из жидкости, чтобы что больше побега.
Испарение — сложная идея для детей по ряду причин. Процесс включает в себя очевидное исчезновение жидкости, что затрудняет процесс чтобы они поняли. Нелегко увидеть частицы воды в воздухе.Кроме того, испарение происходит в самых разных ситуациях, например, из лужи или миски с водой, где количество жидкости явно меняется, в ситуациях, когда жидкость менее заметна — например, при сушке одежды или даже те, в которых нет никакой очевидной жидкости для начала — например, хлеб Высыхать. Еще одна сложность заключается в том, что при испарении может происходить испарение растворителя из решение, например вода, испаряющаяся из соленой воды, оставляет соль. Эти ситуации совершенно разные, но все они связаны с испарением.
При испарении могут также использоваться другие жидкости, кроме воды, например духи, бензин, Освежители воздуха. Модель частиц можно использовать, чтобы объяснить, как это возможно. для обнаружения запахов на некотором расстоянии от источника.

---

Вернуться к началу страницы

Кипячение

Если жидкость нагревается, частицы получают больше энергии и движутся быстрее и быстрее расширяет жидкость. Самые энергичные частицы на поверхности улетучивается с поверхности жидкости в виде пара при нагревании.Жидкости испаряются быстрее, поскольку они нагреваются, и у большего количества частиц достаточно энергии для разрушения далеко. Частицам нужна энергия, чтобы преодолеть притяжение между ними. В виде жидкость становится теплее, у большего количества частиц энергии достаточно, чтобы покинуть ее жидкость. В конце концов даже частицы в середине жидкости образуют пузыри. газа в жидкости. В этот момент жидкость закипает и превращается в газ. Частицы в газе такие же, как и в жидкости. больше энергии.При нормальном атмосферном давлении все материалы имеют определенную температуру. при котором происходит кипение. Это называется «точкой кипения» или кипением. температура. Как и в случае с точкой плавления, температура кипения материалов сильно различается. например азот -210oC, спирт 78oC, алюминий 459oC.
Любой материал с температурой кипения ниже 20 ° C может быть газом при температуре комнатная температура. Когда жидкость закипает, частицы должны обладать достаточной энергией. отрываться от жидкости и диффундировать через частицы окружающего воздуха.По мере того, как эти частицы остывают и теряют энергию, они конденсируются и возвращаются обратно. в жидкость. Когда пар образуется из воды, кипящей при 100 ° C, частицы быстро конденсироваться, так как температура окружающего воздуха, вероятно, будет намного ниже 100oC поэтому частицы быстро остывают. Фактически «пар» выходит из кипящий котел можно увидеть только потому, что некоторые частицы газа сконденсировались образовывать маленькие капельки воды.
Когда газ превращается в жидкость (конденсируется) или жидкость превращается в твердое тело (затвердевает) частицы теряют энергию в окружающую среду.

---

Вернуться к началу страницы

Сопровождающий веб-сайт: Р. Джонс Обновлено: 13 ноября 2000 г.

Изменение фазы

Состояния вещества	Мы говорим, что существует три состояния материи: газ, жидкость и твердое тело. Их также называют «фазами». Азот и кислород — газы, вода и спирт — жидкости, железо и серебро — твердые вещества. Мы также знаем, что данное вещество может существовать в разных фазах при разных температурах.Вода — твердое тело (лед) при температуре ниже 0 o ° C, газ (водяной пар) выше 100 o ° C. Железо становится жидкостью, когда мы нагреваем его до температуры 1535 o ° C; это его точка плавления. Если нагреть жидкость до 3000 o ° C, она закипит; железо — это газ при температуре выше этой.
Материя существует в окружающей среде	Если задуматься точнее, интересующее нас вещество находится в среде .Если окружающая среда имеет температуру T, вещество может не сразу достичь этой температуры, но в конечном итоге оно достигнет этой температуры. Например, предположим, что кубик льда взят из морозильной камеры с температурой -10 o ° C и помещен в комнату с температурой воздуха 20 o ° C. Некоторое время он будет оставаться льдом, но затем некоторое время прогревается до 0 o ° С и тает. По прошествии некоторого времени вода нагревается до 20 o C. Внутри морозильной камеры температура окружающей среды -10 o C.Если мы снова поместим воду в морозильную камеру, она должна вернуться в твердое состояние — лед.
Фаза определяется температурой и давлением	Причина, по которой делается упор на окружающую среду, заключается в том, что на самом деле существует два параметра, которые характеризуют окружающую среду: один — температура, другой — давление . Чаще всего среда, в которой мы наблюдаем материалы, — это земная атмосфера у поверхности земли.В этой среде давление не сильно меняется. Давление, измеренное высотой ртутного столба в барометре, обычно составляет около 76 см. Оно может варьироваться от 75 см до 76,5 см или около того, но — за исключением экстремальных погодных условий — не намного больше. Поэтому мы меньше осознаем тот факт, что фаза вещества зависит как от температуры, так и от давления окружающей среды.
Точки плавления и кипения меняются в зависимости от давления	При нормальном атмосферном давлении и температуре 99 o ° C вода является жидкой.Но при давлении 71 см и температуре 99 o ° C вода представляет собой газ. Другими словами, точка кипения (переход от жидкости к газу) зависит от давления. В нормальных условиях температура кипения воды составляет 100 o ° C, но при низком давлении точка кипения ниже, фактически, менее 99 o ° C. давление становится ниже, и температура плавления становится ниже по мере того, как давление становится ниже.Температура плавления воды — исключение из этого правила. Чем выше давление, тем ниже он становится. Некоторые примеры:
Пониженная температура кипения H 2 O	Атмосферное давление значительно ниже на больших высотах, например. на горе. Если пищу готовят, помещая ее в кипящую воду, температура этой кипящей воды будет ниже 100 o C на большой высоте. Таким образом, вы увидите инструкции, например, относительно сублимированных продуктов, чтобы готовить их дольше, если вы находитесь на большой высоте. Более яркой иллюстрацией того же явления является демонстрация, часто проводимая на курсах естественных наук в средней школе или колледже: поместите стакан с водой в большую банку, прикрепленную к вакуумному насосу. Насос удаляет воздух из банки, и давление воздуха внутри банки становится довольно низким. Очень быстро вода закипает, хотя температура невысока. Вода имеет комнатную температуру, скажем, 20 o ° C, а температура кипения снизилась до значения ниже 20 o ° C.
Вода под давлением в реакторе	Противоположное происходит в ядерном реакторе с водяным охлаждением. Вода, протекающая через реактор, поддерживается при высоком давлении , так что ее точка кипения выше нормальной, возможно, 400 o ° C или выше. Таким образом, температура самой воды может быть повышена до 300 o ° C за счет тепла в урановых топливных стержнях; но он остается в жидкой фазе.
Эксперимент с таянием льда	При переходе жидкость / твердое тело H 2 O вот простой эксперимент, который можно провести дома.Поместите кубик льда на небольшую платформу (перевернутую кружку) и протяните через него проволоку. Прикрепите грузы к концам проволоки так, чтобы грузы свисали по бокам платформы. Проволока создает высокое давление на кубик льда — не на весь кубик льда, а на ту часть, которая находится непосредственно под проволокой. Этот понижает точку плавления этого льда до значения ниже 0 o ° C, и поэтому лед тает легче (легче, чем остальной кубик льда, для которого температура плавления все еще составляет 0 o ° C ).Вы увидите, как проволока погружается в углубление во льду. Если вы подождете некоторое время (20 или 30 минут), вы можете увидеть, как лед снова замерзнет над проволокой, так что проволока вонзится в твердый лед, как меч короля Артура в камне. Проволока продолжает опускаться.
Расплавленное железо в недрах земли	Глубоко внутри Земли температура становится очень высокой, скажем, около 2000 o C. Ядро Земли в основном состоит из железа, температура плавления которого составляет 1535 o C.Но это температура плавления при атмосферном давлении. Глубоко внутри материя находится под высоким давлением из-за веса земли над ней. Это делает температуру плавления железа выше, чем 1535 o ° C — скажем, 1800 o ° C. Железо все еще находится в среде с температурой 2000 o ° C, то есть температурой выше, чем его точка плавления. Итак, утюг находится в жидком состоянии. Это состояние так называемого «внешнего ядра» (от глубины 2900 км под поверхностью до глубины около 4000 км).[Для сравнения, расстояние до центра Земли около 6400 км; это радиус Земли.]
Твердое ядро ​​	Если пойти еще глубже, ближе к центру Земли, давление еще выше. Это делает температуру плавления железа еще выше, скажем, до 2200 o ° C. В этой области температура окружающей среды (при условии, что она все еще составляет 2000 ° ° C) на ниже точки плавления . Здесь железо должно быть твердым.Эта область называется «внутренним ядром». Земля имеет твердое внутреннее ядро ​​и жидкое внешнее ядро. Конечно, там никого не было. Но ученые могут многое узнать о недрах Земли, изучая сейсмические волны. Таким образом, в 1906 году Ричард Олдхэм открыл расплавленное внешнее ядро. Внутреннее ядро ​​было обнаружено в 1930 году Инге Леманн. .

Chem II Homework Exam 1

Chem II Homework Exam 1

Страница домашнего задания Chem II, Материал для экзамена 1

Страница домашнего задания без видимых ответов

На этой странице есть все необходимые домашние задания для материала, пройденного на первом экзамене второго семестра по общей химии.Учебник, связанный с этим домашним заданием, называется CHEMISTRY The Central Science от Brown, LeMay, et.al. Последним изданием, которое я потребовал от студентов купить, было издание 12 ^-го (CHEMISTRY The Central Science, 12-е изд. Брауна, ЛеМэя, Берстена, Мерфи и Вудворда), но для этого курса подойдет любое издание этого текста.

Примечание. Предполагается, что дойдут до конца главы в вашем учебнике, найдут похожие вопросы и также решат эти задачи.Это всего лишь требуемый список задач для целей викторины. Вам также следует изучить Упражнения в рамках глав. В упражнениях проработаны примеры вопросов в конце главы. В учебном пособии также проработаны примеры.

Это простые вопросы. Вопросы из учебника будут содержать дополнительную информацию, которая может быть полезной и связывает проблемы с практическими приложениями, многие из которых относятся к биологии.

Межмолекулярные силы, жидкости и твердые тела (главы одиннадцатая и двенадцатая)

1. Что подразумевается под молекулой, имеющей диполь?

   Ответ

   Электроны переместились в одну сторону от молекулы.

2. Какой будет иметь самый сильный диполь (а) F ₂ или HF, (б) CH ₃ Cl или CH ₃ Br?

   Ответ

   (а) ВЧ

   (б) CH ₃ Класс

3. Что более поляризуемо? (а) Cl ₂ или I ₂ , (б) C ₂ H ₆ или C ₁₀ H ₂₂ ?

   Ответ

   (а) Я ₂ (б) C ₁₀ H ₂₂

4. Этанол, C ₂ H ₅ OH, имеет точку кипения 78 ° C, а пропанол, C ₃ H ₇ OH, имеет точку кипения 97 ° C.Полностью объясню.

   Ответ

   Пропанол больше по размеру и будет иметь больше лондонских дисперсионных сил, что даст ему более сильные межмолекулярные силы и потребует больше энергии для разделения молекул. Пропанол также имеет большую массу, и для их перемещения и разделения требуется больше энергии. Оба они будут способствовать более высокой температуре кипения пропанола.

5. Пропанол, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH, имеет точку кипения 97 ° C.Замена конца CH ₃ на OH дает этиленгликоль, HOCH ₂ CH ₂ OH, который имеет точку кипения 197 ° C. Массы похожи, так почему же температура кипения этиленгликоля намного выше, чем точка кипения пропанола?

   Ответ

   Этиленгликоль может образовывать водородные связи на обоих концах молекулы, что приводит к гораздо более сильным межмолекулярным силам и более высокой температуре кипения.

6. Какой из следующих материалов, вероятно, будет иметь (а) не диполь-дипольные силы, но самые большие силы лондонской дисперсии, (б) самые большие диполь-дипольные межмолекулярные силы: I ₂ , He, H ₂ S, H ₂ Te.

   Ответ

   (а) I ₂ , это самая большая неполярная молекула. (b) H ₂ S, S более электроотрицательна и сделает молекулу более полярной.

7. Какие силы притяжения необходимо преодолеть, чтобы (а) достичь возвышенного At ₂ ; (b) испарение C ₂ H ₅ F; (c) кипятить фтороводород, HF; (г) расплавить LiBr? Объяснять.

   Ответ

   (а) Неполярные — Лондонские рассеивающие силы. (б) Полярно-диполь-дипольные притяжения (и силы дисперсии).(c) Очень полярные — водородные связи между молекулами. Водородные связи образуются, когда водород ковалентно связан с N, O или F. (г) Нет молекул, значит, нет межмолекулярных сил — Ионные связи.

8. Обоснуйте разницу в точках кипения между членами следующих пар веществ (обязательно учтите все соображения):
   • NH ₃ (-33,35 ° C) и PH ₃ (-87,7 ° C)

   Ответ

   В соответствии с полярностью более полярный аммиак NH ₃ должен труднее кипятить (а это и есть).По массе аммиак, NH ₃ , должно быть легче кипятить (но это не так). В этом случае влияние полярности больше, чем влияние массы.

   • PH ₃ (-87,7 ° C) и AsH ₃ (-55 ° C)

   Ответ

   PH ₃ более полярен (P ближе к F), а AsH ₃ имеет большую массу. По полярности AsH ₃ должен кипеть при более низкой температуре, но по массе PH ₃ должен кипеть при более низкой температуре.В этом случае массовый эффект больше, чем эффект полярности.

   • HCl (-85 ° C) и HBr (-66 ° C)

   Ответ

   HCl более полярен, но повышенная масса HBr дает ему более высокую температуру кипения.

   • Br ₂ (58,78 ° C) и I ₂ (184,35 ° C)

   Ответ

   Оба неполярны, но I ₂ имеет большую массу и более поляризуемый (более сильные межмолекулярные силы), поэтому он будет иметь более высокую температуру кипения.

   • HF (19,54 ° C) и Ne (-245,92 ° C)

   Ответ

   Оба имеют примерно одинаковую молекулярную массу, но HF очень полярен, поэтому температура кипения HF выше.

9. Какой из следующих материалов, вероятно, будет иметь (а) не диполь-дипольные силы, но самые большие силы лондонской дисперсии, (б) самые большие диполь-дипольные межмолекулярные силы: I ₂ , He, H ₂ S, H ₂ Te.

   Ответ

   (а) I ₂ , это самая большая неполярная молекула.(b) H ₂ S, S более электроотрицательна и сделает молекулу более полярной.

10. Предположим, что жидкий аммиак NH ₃ имеет удельную теплоемкость 4,75 Дж / г-C, а газообразный аммиак имеет удельную теплоемкость 2,17 Дж / г-C. Теплота испарения аммиака составляет 23,35 кДж / моль при его температуре кипения 33,4 ° C. (A) Изобразите кривую нагрева для преобразования 34 г аммиака из жидкости при -40 ° C в газ при 0 ° C. (b) Рассчитайте количество тепла, необходимое для преобразования, описанного в части (а).

    Ответ

11. Нормальные точки плавления и кипения бензола, C ₆ H ₆ , составляют 5,55 ° C и 78,25 ° C, соответственно (при нормальной температуре плавления и кипения давление составляет 1 атм). Его тройная точка составляет 5,51 ° C и 0,047 атм. Критическая точка — 288,95 ° C и 47,9 атм. (а) Нарисуйте фазовую диаграмму для бензола (не обязательно в масштабе), показывая четыре точки, указанные выше, и указав область, в которой каждая фаза стабильна.(б) Будет ли твердый бензол возгоняться или плавиться при нагревании под давлением 2,5 атм? (c) Изобразите кривую нагрева для нагрева твердого бензола до состояния газа при 1,0 атм.

    Ответ

12. Определите следующие кристаллы (A-E) как ионные, полярно-молекулярные, неполярно-молекулярные, ковалентные (сетчатые) или металлические. Объяснять. В таблице может быть больше одного или ни одного типа кристаллов. 9011 9011 9011 901 D

    Кристалл	Точка плавления (° C)	Точка кипения (° C)	Электропроводность Твердая жидкость
    A	-83.1	19,54	Нет	Нет
    B	-259,14	-252,5	Нет	Нет
    C	153510	686	1330	Нет	Да
    E	-56,6	-78,5	Нет	Нет
    F	-182	-1828	Нет	Нет
    G	3550	4827	Нет	Нет

    Ответ

    A ⇒ хорошее разделение точек плавления и кипения, относительно высокая температура плавления. для молекулярной, без проводимости — полярно-молекулярной. (HF — полярная молекула)

    B ⇒ близкие и низкие температуры плавления и кипения, отсутствие проводимости — неполярно-молекулярный. (H ₂ — неполярная молекула)

    C ⇒ высокие mp и bp, хороший проводник — металлик.(Fe — металл)

    D ⇒ высокие температуры плавления и кипения, проводит как жидкость — ионный. (KI — ионное соединение)

    E ⇒ малые и близкие друг к другу mp и bp, непроводник — неполярно-молекулярный. (CO ₂ — неполярная молекула)

    F ⇒ малые и близкие друг к другу mp и bp, непроводник — неполярно-молекулярный. (CH ₄ — неполярная молекула)

    G ⇒ очень высокие mp и bp, непроводящий — ковалентный (сетевой). (Алмаз — ковалентная сеть)

13. Укажите тип кристалла (ионный, полярно-молекулярный, неполярно-молекулярный, ковалентный или металлический) и спрогнозируйте некоторые свойства (разницу в точках плавления и кипения, проводимость и т. Д.).) для каждого из следующих веществ после затвердевания: HF, H ₂ , Fe, KI, CO ₂ , CH ₄ и алмаз.

    Ответ

    HF — полярная молекула, хорошее разделение точек плавления и кипения, относительно высокая температура плавления. для молекулярной, без проводимости — полярно-молекулярной.

    H ₂ — неполярная молекула, близкие и низкие температуры плавления и кипения, без проводимости — неполярно-молекулярная.

    Fe — металл, с высоким или низким т. Пл. И bp, хороший проводник — металлический.

    KI — ионное соединение, высокие температуры плавления и кипения, как жидкость — ионное.

    CO ₂ — неполярная молекула, малые и близкие друг к другу mp и bp, непроводник — неполярно-молекулярная.

    CH ₄ — неполярная молекула, низко и близко друг к другу mp и bp, непроводник — неполярно-молекулярная.

    Алмаз — ковалентная сеть, очень высокие mp и bp, непроводник — ковалентная (сеть)

    901 901 901 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 9011 .48

    Кристалл	Точка плавления (° C)	Точка кипения (° C)	Электропроводность Твердая жидкость
    HF	-83.1	19,54	Нет	Нет
    H 2	-259,14	-252,5	Нет	Нет
    Fe
    KI	686	1330	Нет	Да
    CO 2	-56,6	-78,5	Нет	CH Нет
    -164,8	№	№
    Алмаз	3550	4827	№	№

14. Металлический никель имеет гранецентрированную кубическую элементарную ячейку с длиной ребра 3,525 Å (3,525 x 10 ^-8 см). Какая плотность Ni?

    Ответ

    (58,7 г / моль) (1 моль / 6,02×10 ²³ атомов) (4 атома / элементарная ячейка) (1 элементарная ячейка / [3,525×10 ^-8 ] ³ см ³ ) = 8.9 г / см ³

15. Металлическое серебро имеет кубическую элементарную ячейку с длиной ребра 4,09 Å (4,09 x 10 ^-8 см) и плотностью 10,5 г / см ³ . Образует ли серебро (Ag) простые элементарные ячейки, ОЦК или ГЦК?

    Ответ

    (6,02 x 10 ²³ атомов / моль) (1 моль / 107,9 г) (10,5 г / см ³ ) ([4,09 x 10 ^-8 см] ³ / элементарная ячейка) = 4 атома / единица ячейка ⇒ fcc.

Температура плавления этанола

5 декабря 2020 г. · В метаноле, этаноле и изопропаноле кривые Ван Хоффа сильно нелинейны, однако наклон явно приближается к энтальпии плавления при более высоких температурах.Во всех растворителях положительно … Вещество Точка плавления ° C Точка кипения ° C Вода 0 100 Этанол –115 78 Бром –7 59 Радон –71 –61 Для каждого вещества: 1. Затем карандашом затемните точку плавления и температуру кипения. линий. 2. Желтым карандашом закрасьте область термометра непосредственно над линией точки кипения. 3. Определите точку плавления неизвестного соединения. Сначала вы должны получить приблизительную температуру плавления, быстро нагревая масло в трубке Тиле, скажем, около 10 градусов в минуту. Затем, используя свежий образец, быстро нагрейте, пока не получите температуру плавления в пределах примерно 15 °; в этот момент замедляйтесь до подъема на 1-2o в минуту.Запишите плавление 28 октября 2013 г. · Физические свойства относятся к характеристикам вещества, которые можно наблюдать или измерять без изменения его состава. Примеры: цвет, запах, фаза вещества, точка замерзания, точка плавления … 28 января 2020 г. · Точка плавления / точка замерзания. Термины точка плавления или точка замерзания часто меняются местами в зависимости от того, нагревается или охлаждается вещество. Для жидкостей она называется точкой замерзания, а для твердых веществ — точкой плавления. Температура плавления твердого вещества и точка замерзания жидкости обычно одинаковы.Согласно справочнику CRC, температура плавления бензилового спирта составляет -15,4 ° C при 1013 гПа. Требования к объему кристаллических органических соединений и низкие температуры, тел. 1-888-343-8025 или 1-978-521-6401. Возможно, ваше учреждение уже является подписчиком. точка плавления хлороформа- (-63,5) ° C; температура кипения хлороформа- (61,15 °) ° C точка плавления этанола- (-1114,5 ° C) точка кипения этанола-78,5 ° C точка плавления метана- ( -182,5 ° C) точка кипения метана- (-162 ° C) 1.7. звезда.

Точка плавления: от 112,00 до 115,00 ° C. @ 760,00 мм рт. Ст. … Рекомендация для уровней использования пара-ванилилового спирта до: 8,0000% в концентрате ароматизатора. 8 октября 2011 г. · Этанол — это простой спирт с молекулярной формулой C 2 H 5 OH. Это прозрачная бесцветная жидкость с характерным запахом. Кроме того, этанол — легковоспламеняющаяся жидкость. Температура плавления этого спирта составляет -114,1 o C, а температура кипения составляет 78,5 o C. Этанол — полярное соединение. Идентификация по определению точки плавления.Вернитесь к своим экспериментам по перекристаллизации и температуре плавления. В этом эксперименте вы должны очистить твердое вещество от смеси твердых веществ, используя их разную растворимость в этаноле. Ваш материал будет растворим в горячем этаноле и нерастворим в холодном этаноле. ПРОЦЕДУРА Каково отношение увеличения доли воды к этанолу к температуре кипения полученной смеси ?. Заявление. Слайд-шоу 2339269 от ayanna. Температура плавления очищенного производного позволяет идентифицировать неизвестное.В этой лаборатории мы сосредоточимся на использовании тестов растворимости, химических тестов и спектрального анализа для идентификации двух неизвестных соединений. Обзор: в этом эксперименте вы объедините спектроскопию и качественные тесты для идентификации неизвестного органического соединения. 3 октября 2019 г. · Температура замерзания спирта зависит от его сорта и атмосферного давления. Температура замерзания этанола или этилового спирта (C 2 H 6 O) составляет около -114 ° C, -173 F или 159 К. Температура замерзания метанола или метилового спирта (CH 3 OH) составляет около -97. .6 C, −143,7 F или 175,6 K. Вы найдете несколько другие значения для … С помощью измерителей точки плавления от A.KRÜSS можно быстро и надежно исследовать порошкообразные вещества с точно регулируемым автоматическим определением точки плавления — точное , быстро и надежно. Более длинная алкильная цепь приводит к более высокой температуре плавления этоксилатов и, как правило, к снижению смачивающих свойств, если степень этоксилирования и разветвленность алкильной цепи остаются постоянными. Максимальное вспенивание наблюдается при длине цепи от С12 до С13; изделия с более короткими и длинными цепочками не так сильно вспениваются.Этанол Раздел 6. Меры при случайном утечке Если это не представляет опасности, остановите утечку. Уберите контейнеры с загрязненной зоны. Используйте искробезопасный инструмент и взрывозащищенное оборудование. Точки плавления немного сложнее сравнивать, чем точки кипения, особенно если вы смотрите на самые легкие образцы группы молекул. Этот график для неразветвленных алканов прекрасно иллюстрирует …

14 октября 2019 г. · Точка плавления — это температура, при которой вещество начинает переходить из твердого состояния в жидкое, когда точка плавления льда = 0 ° C, это означает, что лед начинает превращаться в воду при 0 ° C. Каждое вещество имеет определенную температуру плавления, которая используется для различения различных веществ.Ссылка: Hansch, C et al. (1995) Pt при кипении, Pt при плавлении, оценки давления пара (MPBPWIN v1.42): Pt при кипении (° C): 65,11 (адаптированный метод Штейна и Брауна) Pt при плавлении (° C): -87,84 (среднее или взвешенное MP) VP (мм рт. ст., 25 ° C): 60,9 (среднее значение VP методов Антуана и Грена) MP (база данных exp): -114,1 ° C BP (база данных exp): 78,2 ° C VP (база данных exp): 5,93E + 01 мм рт. при 25 ° C Оценка растворимости в воде по Log Kow (WSKOW v1.41): Растворимость в воде при 25 ° C (мг / л): 7,921e + 005 log Kow использованный: -0,31… Этанол широко используется для осаждения нуклеиновых кислот. Осадок нуклеиновой кислоты, который образуется в присутствии умеренных концентраций одновалентных катионов, извлекают центрифугированием и … Почему уксусная кислота имеет более высокую температуру кипения? а) Молекулы уксусной кислоты образуют димеры, которые удерживаются вместе двумя водородными связями. б) Молекулы этанола образуют димеры, которые удерживаются вместе двумя гидрогенными связями. c) Молекулы уксусной кислоты упакованы более плотно, чем этанол … Идентификация по определению точки плавления.Вернитесь к своим экспериментам по перекристаллизации и температуре плавления. В этом эксперименте вы должны очистить твердое вещество от смеси твердых веществ, используя их разную растворимость в этаноле. Ваш материал будет растворим в горячем этаноле и нерастворим в холодном этаноле. ПРОЦЕДУРА Эфир (CH 3 OCH 3) представляет собой газ при комнатной температуре (точка кипения -23˚C). И этанол, и эфир имеют одинаковую молекулярную массу, однако их точки плавления и кипения различаются из-за … точка ° C Точка плавления ° C Плотность г / мл Растворимость в 100 г воды Растворимость воды в 100 г растворителя e — Диэлектрическая проницаемость Дипольный момент Вязкость 10-3 Па · с Поверхностное натяжение 10-3 Дж / м 2; Уксусная кислота: CH 3 COOH 60.05: 117.9 +16.6: 1.0497: смешивается: смешивается: 6.19: 1.5: 1.124: 26.9: уксусный ангидрид (CH 3 CO) 2 O 102.09: 140-73.1: 1.075 … 28 января 2020 г. · Точка плавления / точка замерзания. Термины точка плавления или точка замерзания часто меняются местами в зависимости от того, нагревается или охлаждается вещество. Для жидкостей она называется точкой замерзания, а для твердых веществ — точкой плавления. Температура плавления твердого вещества и точка замерзания жидкости обычно одинаковы. Температура плавления от ° C до 100 ° C (1) ° C… Номер MDL = MFCD00003568, InChI Key = LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N, Синоним = метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, древесный спирт, дерево …

Этанол (C2H5OH) — бесцветная летучая жидкость, смешиваемая с водой. . Раньше он назывался просто спиртом. Температура плавления: 158,65 К. Критическое давление: 6,390 МПа. Нормальная точка кипения: 351,45 К. Точка плавления: 112,00 — 115,00 ° C. @ 760,00 мм рт. Ст. … Рекомендация для уровней использования пара-ванилилового спирта до: 8,0000% в концентрате ароматизатора…. достигнута точка плавления. Более высокая точка плавления — более сильное притяжение между частицами. 3 Точки плавления и точки кипения Точка плавления соединения (° C) Точка кипения (° C) этанола … Следовательно, разные соединения имеют разные точки плавления. Чистое неионогенное кристаллическое органическое соединение обычно имеет резкую и характерную температуру плавления (обычно диапазон 0,5-1,0 ° C). Смесь очень небольших количеств смешиваемых примесей вызовет снижение температуры плавления и увеличение диапазона температур плавления.26 мая 2013 г. · Лучшие ответы ищите на сайте https://shorturl.im/awDwO. Тенденция к температуре плавления отсутствует.