Как да изчислим точката на замръзване

Всеки е имал опит да се справи с нещо замразено. Може би дори сте били свидетели на това как наблюдавате бавно образуването на лед на повърхността на водата, когато температурата е достатъчно ниска или наблюдавате лед, заменен с вода, когато температурата е достатъчно топла.

Различни течности - вода, триене на алкохол, олио и така нататък - опит фазови промени при различни температури. Тоест, водата се движи между твърдо (замразено) и течно при една температура, втривайки алкохол при друга и подобно за други течности.

Твърдото вещество, което става течност, се нарича топене; течността, която става твърдо вещество, се нарича втвърдяване или замръзване. Изчисляването на точките на замръзване и топене на смесените вещества е сложно и дори може да успеете тествайте ги сами, докато можете да търсите точките на замръзване на често срещаните вещества онлайн таблици.

Преди да проучите по-специално явлението замръзване, е полезно да прегледате какво се разбира под фази и фазови промени.

Повечето вещества могат да съществуват като твърдо вещество, течност или газ, ако температурата (а понякога и налягането) е достатъчно променена. Водата е рядко вещество, тъй като може да съществува както като твърдо вещество, така и като течност при относително удобни температури хората, докато достигат газовото състояние при температура, която, макар и опасна, не е особено екстремна за хората (100 ° C или 212 ° F).

Както вече беше отбелязано, топенето е промяна от твърдо вещество в течност, а замразяването (или втвърдяването) е обратното. Нарича се течност, която се превръща в газ кипене, което всички са виждали. Обратният процес е известен като кондензация. Рядко твърдото вещество може да "прескочи" течната фаза и да се превърне в газ (сублимация), или може да се получи обратното (отлагане).

Ако смесите синя и жълта боя заедно в равни количества, ще получите резултат, който изглежда зелен. Ако използвате предимно синьо или предимно жълто, полученият цвят е „наклонен“ към цвета, който сте използвали повече и до степен, която се мащабира с дисбаланса на съставките.

Точките на замръзване на смеси от различни течности или на течности с твърди вещества, разтворени в тях, се променят в съответствие със свойствата на съставките по подобен предсказуем начин. Водата има относително висока точка на замръзване за течността, тъй като нейните водородни връзки се „заключват на място“ по-лесно от тези на, да речем, етилов алкохол (СН₂CH₃OH), която има точка на замръзване от –114 ° C или –174 ° F.

Когато веществото се разтвори в течност, твърдото вещество, което се разтваря, се нарича разтворено вещество и течността се нарича разтворител. Получената разтворено-течна смес се нарича a решение. Всеки път, когато разтвореното вещество се добави към разтворител, точката на замръзване на разтворителя става по-ниска.

Когато трапезната сол (натриев хлорид) се разтвори във вода, тя понижава точката на замръзване във водата. Това обяснява защо виждате камиони оживено да осоляват пътищата в студен климат след валежи през зимата: Това понижава температурата, при която водата образува лед на пътя.

Също така, понижаването на точката на замръзване на разтворител чрез добавяне на разтворено вещество се нарича а колигативно свойство, което означава, че броят на молекулите, в които се разпада разтвореното вещество, а не неговият химичен състав, определя степента на депресия в точката на замръзване. NaCl се разпада на два атома, йоните (заредени атоми) Na⁺ и Cl^-. Добавянето на вещество, което дава три "парчета" от молекула на разтвореното вещество, ще понижи точката на замръзване с още по-голямо количество от NaCl.

Можете да търсите точките на замръзване на множество често срещани течности в Целзий, Фаренхайт и Келвин с помощта на онлайн калкулатор. Опитайте се да примирите това, което знаете за химическата структура на по-простите с техните точки на замръзване, за да видите дали можете да забележите някакви модели.