Vrijwel iedereen heeft dezelfde stof gezien in vaste, vloeibare en gasvormige toestand tegen de leeftijd van misschien vijf jaar: die stof is water. Onder een bepaalde temperatuur (0 °C of 32 °F) bestaat water in een "bevroren" toestand als een vaste stof. Tussen 0 ° C en 100 ° C (32 ° F tot 212 ° F) bestaat water als vloeistof en voorbij het kookpunt van 100 ° C/212 ° F bestaat water als waterdamp, een gas.
Andere stoffen waarvan je denkt dat ze alleen in een of andere fysieke staat bestaan, zoals een stuk metaal, ook hebben karakteristieke smelt- en kookpunten, die behoorlijk extreem kunnen zijn in verhouding tot de dagelijkse temperaturen op Aarde.
De smeltend en kookpunten van elementen hangen, net als veel van hun fysieke kenmerken, grotendeels af van hun positie in het periodiek systeem der elementen en dus van hun atoomnummer. Maar dit is een losse relatie, en andere informatie die je kunt verzamelen uit het periodiek systeem der elementen helpt om het smeltpunt van een bepaald element te bepalen.
Staatsveranderingen in de natuurwetenschappelijke wereld
Wanneer een vaste stof van een zeer koude temperatuur naar een warmere gaat, nemen zijn moleculen geleidelijk meer kinetische energie aan. Wanneer moleculen in de vaste stof een voldoende gemiddelde kinetische energie bereiken, wordt de stof a vloeistof, waarbij de stof vrij is om van vorm te veranderen in overeenstemming met de houder en ook: zwaartekracht. De vloeistof is gesmolten. (De andere kant op gaan, van vloeibaar naar vast, wordt bevriezen genoemd.)
In vloeibare toestand kunnen moleculen langs elkaar "schuiven" en zijn ze niet op hun plaats gefixeerd, maar missen ze de kinetische energie om in de omgeving te ontsnappen. Zodra de temperatuur echter voldoende hoog wordt, kunnen de moleculen ontsnappen en ver uit elkaar gaan, en de stof is nu een gas. Alleen botsingen met de eventuele wanden van de container en met elkaar beperken de beweging van de gasmoleculen.
Wat beïnvloedt het smeltpunt van een element of molecuul?
De meeste vaste stoffen nemen een vorm aan op moleculair niveau die een kristallijne vaste stof wordt genoemd, gemaakt van een herhaalde rangschikking van moleculen die op hun plaats zijn bevestigd om een kristalrooster te creëren. De centrale kernen van de betrokken atomen blijven op een vaste afstand van elkaar in een geometrisch patroon, zoals een kubus. Wanneer er voldoende energie wordt toegevoegd aan een uniforme vaste stof, overwint dit de energie die de atomen op hun plaats "opsluit", en ze zijn vrij om te verdringen.
Een verscheidenheid aan factoren draagt bij aan de smeltpunten van individuele elementen, zodat hun positie op het periodiek systeem slechts een ruwe richtlijn is, en er moeten ook andere zaken in overweging worden genomen. Uiteindelijk moet u een tabel raadplegen zoals die in de bronnen.
Atoomstraal en smeltpunt
Je zou je kunnen afvragen of grotere atomen inherent hogere smeltpunten hebben, omdat ze misschien moeilijker uit elkaar te halen zijn omdat er meer materie in zit. In feite wordt deze trend niet waargenomen, omdat andere aspecten van individuele elementen de overhand hebben.
De atoomstralen van atomen hebben de neiging om van de ene rij naar de andere toe te nemen, maar nemen af over de lengte van de rij. Smeltpunten nemen ondertussen over de rijen toe tot een punt en nemen dan op bepaalde punten sterk af. Koolstof (atoomnummer 6) en silicium (14) kunnen relatief gemakkelijk vier bindingen vormen, maar de atomen een stap hoger op de tafel kunnen dat niet, en hebben daardoor veel lagere smeltpunten.
Is er een periodieke tabeltrend voor het kookpunt?
Er is ook een ruwe relatie tussen atoomnummer en kookpunt van elementen, met de with "springt" naar lagere kookpunten binnen rijen, gevolgd door een toename in ongeveer hetzelfde plaatsen. Opvallend is echter dat de kookpunten van de edelgassen in de meest rechtse kolom (periode 18) nauwelijks hoger zijn dan hun smeltpunt. Neon bestaat bijvoorbeeld als vloeistof alleen tussen 25 °C en 27 °C!