Prakticky každý viděl tu samou látku v pevném, kapalném a plynném stavu nejpozději do věku asi pěti let: Tou látkou je voda. Pod určitou teplotou (0 ° C nebo 32 ° F) existuje voda ve „zmrzlém“ stavu jako pevná látka. Mezi 0 ° C a 100 ° C (32 ° F až 212 ° F) existuje voda jako kapalina a kolem bodu varu 100 ° C existuje voda jako vodní pára, plyn.
Další látky, o kterých si můžete myslet, že existují pouze v jednom či jiném fyzickém stavu, například kus kovu mají charakteristické body tání a varu, které mohou být docela extrémní ve vztahu k každodenním teplotám Země.
The tání a body varu prvků, stejně jako mnoho jejich fyzikálních charakteristik, závisí do značné míry na jejich poloze v periodické tabulce prvků, a tedy na jejich atomovém čísle. Ale toto je volný vztah a další informace, které můžete získat z periodické tabulky prvků, pomáhají určit bod tání daného prvku.
Změny stavu ve světě fyzikální vědy
Když se pevná látka pohybuje z velmi nízké teploty na teplejší, její molekuly postupně přijímají více kinetické energie. Když molekuly v pevné látce dosáhnou dostatečné průměrné kinetické energie, látka se stane a kapalina, přičemž látka může volně měnit svůj tvar v souladu s nádobou gravitace. Kapalina se roztavila. (Jít opačnou cestou, z kapalné na pevnou, se nazývá zmrazení.)
V kapalném stavu mohou molekuly „klouzat“ kolem sebe a nejsou fixovány na svém místě, ale chybí jim kinetická energie k úniku do prostředí. Jakmile se však teplota dostatečně zvýší, molekuly mohou uniknout a pohybovat se daleko od sebe a látka je nyní plyn. Pohyb molekul plynu omezují pouze kolize se stěnami nádoby, pokud existují, a mezi sebou.
Co ovlivňuje bod tání prvku nebo molekuly?
Většina pevných látek předpokládá formu na molekulární úrovni, která se nazývá krystalická pevná látka, vyrobená z opakovaného uspořádání molekul fixovaných na místě, aby vytvořila krystalovou mřížku. Centrální jádra zúčastněných atomů zůstávají rozmístěna v pevné vzdálenosti od sebe v geometrickém vzoru, jako je krychle. Když se k jednotné pevné látce přidá dostatek energie, překoná se tím energie, která „uzamkne“ atomy na místě a mohou se o ně vrhat.
K bodům tání jednotlivých prvků přispívá celá řada faktorů, takže jejich poloha v periodické tabulce je pouze hrubým vodítkem a je třeba vzít v úvahu také další otázky. Nakonec byste se měli podívat na tabulku, jako je ta ve zdrojích.
Atomový poloměr a bod tání
Mohli byste se zeptat, zda větší atomy mají ze své podstaty vyšší teploty tání, protože je pravděpodobně těžší je rozpadnout, protože v nich je více hmoty. Ve skutečnosti tento trend není pozorován, protože převažují jiné aspekty jednotlivých prvků.
Atomové poloměry atomů mají tendenci se zvyšovat z jedné řady do druhé, ale zmenšovat se po celé délce řady. Body tání se mezitím zvyšují napříč řádky k bodu a poté v určitých bodech prudce klesají. Uhlík (atomové číslo 6) a křemík (14) mohou relativně snadno tvořit čtyři vazby, ale atomy, které jsou na stole, nemohou, a ve výsledku mají mnohem nižší teploty tání.
Existuje trend bodu varu periodické tabulky?
Existuje také hrubý vztah mezi atomovým číslem a teplotou varu prvků „skoky“ na nižší teploty varu v řádcích, po kterých následuje přibližně stejný nárůst místa. Je však pozoruhodné, že teploty varu vzácných plynů ve sloupci zcela vpravo (období 18) jsou sotva vyšší než jejich teploty tání. Například neon existuje jako kapalina pouze mezi 25 ° C a 27 ° C!