كيف تحسب نقطة التجمد

كل شخص لديه خبرة في التعامل مع شيء مجمد. ربما شاهدت حتى مشاهدة الجليد يتشكل ببطء على سطح الماء عندما تكون درجة الحرارة باردة بدرجة كافية أو تشاهد الثلج يستبدل بالماء عندما تكون درجة الحرارة دافئة بدرجة كافية.

تجربة السوائل المختلفة - الماء والكحول المحمر وزيت الطهي وما إلى ذلك تغييرات المرحلة بدرجات حرارة مختلفة. أي أن الماء ينتقل بين المادة الصلبة (المجمدة) والسائلة عند درجة حرارة واحدة ، ويفرك الكحول في درجة أخرى وبالمثل مع السوائل الأخرى.

تسمى المادة الصلبة التي تصبح سائلة ذوبان; يسمى السائل الذي يتحول إلى مادة صلبة بالتصلب أو تجميد. إن حساب نقاط التجمد والانصهار للمواد المختلطة أمر معقد ، وقد تتمكن من ذلك اختبرها بنفسك ، بينما يمكنك البحث عن نقاط التجمد للمواد الشائعة على الإنترنت الجداول.

قبل استكشاف ظاهرة التجميد على وجه الخصوص ، من المفيد مراجعة المقصود بالمراحل وتغييرات الطور.

يمكن أن توجد معظم المواد كمادة صلبة أو سائلة أو غازية إذا تم تغيير درجة الحرارة (وأحيانًا الضغط) بشكل كافٍ. الماء مادة نادرة حيث يمكن أن توجد كمادة صلبة وسائلة في درجات حرارة مريحة نسبيًا البشر ، بينما يصلون إلى حالة الغاز عند درجة حرارة ، على الرغم من كونها خطرة ، إلا أنها ليست شديدة للغاية بالنسبة للإنسان (100 درجة مئوية أو 212 درجة فهرنهايت).

كما لوحظ بالفعل ، الذوبان هو تغيير من الحالة الصلبة إلى السائلة والتجميد (أو التجمد) هو العكس. يسمى السائل الذي يتحول إلى غاز الغليانالتي شاهدها الجميع. تُعرف العملية المعاكسة باسم تركيز. نادرًا ما يمكن للمادة الصلبة أن "تتخطى" المرحلة السائلة وتتحول إلى غاز (تسامي) ، أو يمكن أن يحدث العكس (إيداع).

إذا قمت بخلط الطلاء الأزرق والأصفر معًا بكميات متساوية ، فستحصل على نتيجة تبدو خضراء. إذا كنت تستخدم اللون الأزرق في الغالب أو الأصفر في الغالب ، فإن اللون الناتج "مائل" نحو اللون الذي استخدمته أكثر وإلى حد يتناسب مع اختلال توازن المكونات.

تتغير نقاط تجمد مخاليط السوائل المختلفة ، أو السوائل التي تحتوي على مواد صلبة مذابة فيها ، وفقًا لخصائص المكونات بطريقة يمكن التنبؤ بها بالمثل. يحتوي الماء على نقطة تجمد عالية نسبيًا للسائل لأن روابطه الهيدروجينية "تثبت في مكانها" بسهولة أكبر من تلك الموجودة في الكحول الإيثيلي على سبيل المثال (CH₂CH₃OH) ، والتي لها نقطة تجمد -114 درجة مئوية أو -174 درجة فهرنهايت.

عندما يتم إذابة مادة في سائل ، تسمى المادة الصلبة المذابة مادة مذابة والسائل يسمى مذيب. يسمى خليط السائل المذاب الناتج أ المحلول. كلما تمت إضافة المذاب إلى مذيب ، تصبح نقطة تجمد المذيب أقل.

عندما يذوب ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) في الماء ، فإنه يقلل من درجة التجمد في الماء. هذا ما يفسر لماذا ترى الشاحنات منشغلة بتمليح الطرق في المناخات الباردة بعد هطول الأمطار الشتوية: فهي تخفض درجة الحرارة التي تشكل فيها المياه جليدًا على الطريق.

أيضًا ، يُطلق على انخفاض درجة تجمد المذيب بإضافة مادة مذابة أ الملكية الجماعية، وهذا يعني أن عدد الجزيئات التي يكسرها المذاب ، وليس تركيبته الكيميائية ، يحدد مدى انخفاض درجة التجمد. ينقسم كلوريد الصوديوم إلى ذرتين ، الأيونات (الذرات المشحونة) Na⁺ و Cl^-. إن إضافة مادة تنتج ثلاث "قطع" لكل جزيء مذاب من شأنه أن يخفض نقطة التجمد بمقدار أكبر من كلوريد الصوديوم.

يمكنك البحث عن نقاط التجمد لمجموعة من السوائل الشائعة بالدرجات المئوية والفهرنهايت والكلفن باستخدام آلة حاسبة على الإنترنت. حاول التوفيق بين ما تعرفه عن التركيب الكيميائي للأبسط مع نقاط التجمد لمعرفة ما إذا كان بإمكانك اكتشاف أي أنماط.