כיצד לחשב את נקודת הקפאה

כולם חוו את ההתמודדות עם משהו קפוא. אולי אפילו הייתם עדים לצפייה בקרח שנוצר באטיות על פני המים כשהטמפרטורה קרה מספיק או שצפיתם בקרח שהוחלף במים כשהטמפרטורה חמה דיה.

נוזלים שונים - מים, אלכוהול משפשף, שמן בישול וכן הלאה - חוויה שינויים פאזה בטמפרטורות שונות. כלומר, מים נעים בין מוצק (קפוא) לנוזל בטמפרטורה אחת, משפשפים אלכוהול באחרת ובאופן דומה לנוזלים אחרים.

נקרא חומר מוצק שהופך לנוזל הַתָכָה; נוזל שהופך למוצק נקרא התמצקות או קְפִיאָה. לחשב נקודות הקפאה והתכה של חומרים מעורבים הוא מורכב, ואולי אפילו תוכל בדוק אותם בעצמך, בעוד שאתה יכול לחפש את נקודות הקפאה של חומרים נפוצים ברשת שולחנות.

לפני שבוחנים את תופעת ההקפאה בפרט, כדאי לסקור מה הכוונה בשלבים ושינויים פאזיים.

רוב החומרים יכולים להתקיים כמוצק, כנוזל או כגז אם הטמפרטורה (ולפעמים הלחץ) משתנה מספיק. מים הם חומר נדיר בכך שהם יכולים להתקיים כמוצק וכנוזל גם בטמפרטורות נוחות יחסית בני אדם, בעודם מגיעים למצב הגז בטמפרטורה שאמנם מסוכנת אך אינה קיצונית במיוחד עבור בני אדם (100 מעלות צלזיוס או 212 ° F).

כפי שכבר צוין, התכה היא שינוי ממוצק לנוזל והקפאה (או התמצקות) היא הפוכה. נוזל שהופך לגז נקרא

אם מערבבים צבע כחול וצהוב יחד בכמויות שוות, מתקבלת תוצאה שנראית ירוקה. אם אתה משתמש בעיקר בכחול או בעיקר בצהוב, הצבע המתקבל "מוטה" לעבר הצבע בו השתמשת יותר ובמידה שמתאזנת עם חוסר האיזון של החומרים.

נקודות ההקפאה של תערובות של נוזלים שונים, או של נוזלים עם מוצקים המומסים בהם, משתנות בהתאם לתכונות המרכיבים באופן צפוי באופן דומה. למים יש נקודת קפיאה גבוהה יחסית לנוזל מכיוון שהמימן שלהם נקשר בקלות רבה יותר מאשר לאלה של נוזל אלכוהול אתילי (CH₂CH₃OH), אשר נקודת הקפאה היא –114 מעלות צלזיוס או –174 מעלות צלזיוס.

כאשר חומר מומס בנוזל, המוצק המומס נקרא מומס ונוזל נקרא ממס. התערובת המומסת-נוזלית שנוצרת נקראת a פִּתָרוֹן. בכל פעם שמוסיפים מומס לממס, נקודת הקפאה של הממיס הופכת נמוכה יותר.

כאשר מומס מלח שולחן (נתרן כלורי) במים, הוא מוריד את נקודת הקפאה במים. זה מסביר מדוע אתה רואה משאיות הממליחות את הכבישים באקלים קר לאחר גשמים חורפיים: זה מוריד את הטמפרטורה בה מים יוצרים קרח על הכביש.

כמו כן, הורדת נקודת הקפאה של ממס על ידי הוספת מומס נקראת a רכוש קולגיטיבי, כלומר מספר המולקולות לפירוק המומס ולא ההרכב הכימי שלה, קובע את מידת הדיכאון בנקודת הקפאה. NaCl נשבר לשני אטומים, היונים (אטומים טעונים) Na⁺ וקל^-. תוספת של חומר המניב שלוש "חתיכות" לכל מולקולה מומסת תדכא את נקודת הקפאה בכמות גדולה אף יותר מ- NaCl.

אתה יכול לחפש את נקודות הקפאה של שלל נוזלים נפוצים בצלזיוס, פרנהייט וקלווין באמצעות מחשבון מקוון. נסה ליישב את מה שאתה יודע על המבנה הכימי של הפשוטים יותר עם נקודות הקפאה שלהם כדי לראות אם אתה יכול לזהות דפוסים כלשהם.