Gotovo svi su vidjeli istu tvar u krutom, tekućem i plinovitom stanju najkasnije do navršene pete godine života: Ta je tvar voda. Ispod određene temperature (0 ° C ili 32 ° F), voda postoji u "smrznutom" stanju kao krutina. Između 0 ° C i 100 ° C (32 ° F do 212 ° F), voda postoji kao tekućina, a nakon točke vrenja od 100 ° C / 212 ° F, voda postoji kao vodena para, plin.
I druge tvari za koje možda mislite da postoje samo u jednom ili onom fizičkom stanju, kao što je komad metala imaju karakteristična tališta i vrelišta, koja mogu biti prilično ekstremna u odnosu na svakodnevne temperature na Zemlja.
The topljenje i vrelišta elemenata, poput mnogih njihovih fizičkih karakteristika, uvelike ovise o njihovom položaju u periodnom sustavu elemenata, a time i o njihovom atomskom broju. Ali ovo je labava veza, a ostale informacije koje možete prikupiti iz periodnog sustava elemenata pomažu u određivanju točke topljenja određenog elementa.
Promjene stanja u svijetu fizikalnih znanosti
Kada se krutina premjesti s vrlo hladne temperature na topliju, njezine molekule postupno poprimaju više kinetičke energije. Kada molekule u krutini postignu dovoljnu prosječnu kinetičku energiju, tvar postaje a tekućina, pri čemu tvar može slobodno mijenjati oblik u skladu sa svojim spremnikom gravitacija. Tekućina se otopila. (Prelazak iz drugog smjera, od tekućeg prema krutom, naziva se smrzavanje.)
U tekućem stanju molekule mogu "kliziti" jedna pored druge i nisu fiksirane na svom mjestu, ali im nedostaje kinetičke energije za bijeg u okoliš. Međutim, kad temperatura postane dovoljno visoka, molekule mogu pobjeći i odmaknuti se daleko, a tvar je sada plin. Samo sudari sa stijenkama posude, ako postoje, i međusobno ograničavaju kretanje molekula plina.
Što utječe na točku topljenja elementa ili molekule?
Većina čvrstih tvari poprima oblik na molekularnoj razini koji se naziva kristalna krutina, napravljena od ponovljenog rasporeda molekula učvršćenih na mjestu da bi stvorila kristalnu rešetku. Središnje jezgre uključenih atoma ostaju udaljene fiksnu udaljenost u geometrijskom uzorku, poput kocke. Kada se jednolikoj krutini doda dovoljna količina energije, to prevladava energiju koja "zaključava" atome na mjestu i oni se mogu slobodno šetati.
Razni čimbenici doprinose talištima pojedinih elemenata, tako da je njihov položaj na periodnom sustavu samo okvirna smjernica, a moraju se uzeti u obzir i druga pitanja. U konačnici, trebali biste pogledati tablicu poput one u Resursima.
Atomski radijus i talište
Možete pitati imaju li veći atomi suštinski veća tališta, jer ih je možda teže rastaviti zbog više materije u njima. Zapravo se taj trend ne primjećuje jer prevladavaju drugi aspekti pojedinih elemenata.
Atomski polumjeri atoma imaju tendenciju povećanja iz jednog reda u sljedeći, ali se smanjuju duž duljine reda. Točke topljenja u međuvremenu se povećavaju kroz redove do točke, a zatim naglo padaju na određenim točkama. Ugljik (atomski broj 6) i silicij (14) mogu s relativnom lakoćom stvoriti četiri veze, ali atomi koji se pojačavaju na stolu ne mogu i kao rezultat imaju daleko niže točke tališta.
Postoji li trend periodičnog sustava vrenja?
Postoji gruba veza između atomskog broja i točke vrelišta elemenata, s "skokovi" na niža vrelišta unutar redaka praćeni porastom koji se događa u približno istim mjesta. Primjetno je, međutim, da su vrelišta plemenitih plinova u krajnjem desnom stupcu (razdoblje 18) jedva viša od njihovih tališta. Neon, na primjer, postoji kao tekućina samo između 25 ° C i 27 ° C!