Alle har opplevd å håndtere noe frossent. Kanskje har du til og med vært vitne til å se på is som sakte dannes på vannoverflaten når temperaturen er kald nok, eller å se is erstattet av vann når temperaturen er tilstrekkelig varm.
Ulike væsker - vann, alkohol, matolje og så videre - opplevelse faseendringer ved forskjellige temperaturer. Det vil si at vann beveger seg mellom fast (frossen) og væske ved en temperatur, og gni alkohol ved en annen og tilsvarende for andre væsker.
Et fast stoff som blir en væske kalles smelter; en væske som blir et fast stoff kalles størkning eller frysing. Å beregne fryse- og smeltepunkter for blandede stoffer er komplisert, og det kan til og med være mulig test dem selv, mens du kan slå opp frysepunktene til vanlige stoffer på nettet bord.
Hva er frysing og smelting?
Før du utforsker fenomenet frysing spesielt, er det nyttig å gjennomgå hva som menes med faser og faseendringer.
De fleste stoffer kan eksistere som et fast stoff, en væske eller en gass hvis temperaturen (og noen ganger trykket) endres tilstrekkelig. Vann er et sjeldent stoff ved at det kan eksistere som både et fast stoff og en væske ved temperaturer som er relativt behagelige for mens de når gasstilstanden ved en temperatur som, selv om den er farlig, ikke er spesielt ekstrem for mennesker (100 ° C eller 212 ° F).
Som allerede nevnt er smelting en endring fra fast til væske, og frysing (eller størkning) er det motsatte. En væske som blir en gass kalles kokende, som alle har sett. Den motsatte prosessen er kjent som kondensasjon. Sjelden kan et fast stoff "hoppe over" væskefasen og bli en gass (sublimering), eller omvendt kan forekomme (avsetning).
Hva påvirker frysepunkter og smeltepunkter?
Blander du blå og gul maling sammen i like store mengder, får du et resultat som ser grønt ut. Hvis du for det meste bruker blått eller stort sett gult, blir den resulterende fargen "vippet" mot fargen du brukte mer av og til en grad som skalerer med ubalansen i ingrediensene.
Frysepunktene for blandinger av forskjellige væsker eller væsker med faste stoffer oppløst i dem, endres i samsvar med egenskapene til bestanddelene på en like forutsigbar måte. Vann har et relativt høyt frysepunkt for en væske fordi dets hydrogenbindinger lettere "låses på plass" enn de av for eksempel etylalkohol (CH2CH3OH), som har et frysepunkt på –114 ° C eller –174 ° F.
Når et stoff er oppløst i væske, kalles det faste stoffet som oppløses et oppløst stoff og væske kalles et løsningsmiddel. Den resulterende løsemiddel-væske-blandingen kalles a løsning. Hver gang løsemiddel tilsettes et løsningsmiddel, blir frysepunktet for løsningsmidlet lavere.
Frysepunkt for NaCl-løsning
Når bordsalt (natriumklorid) er oppløst i vann, senker det frysepunktet i vann. Dette forklarer hvorfor du ser lastebiler som setter veiene i kaldt klima etter en vinternedbør: Det senker temperaturen som vannet danner is på veien.
Senking av frysepunktet for et løsningsmiddel ved tilsetning av løsemiddel kalles også a kolligativ eiendom, som betyr at antall molekyler oppløsningsmidlet bryter inn, ikke dets kjemiske sammensetning, bestemmer omfanget av frysepunktdepresjonen. NaCl brytes inn i to atomer, ionene (ladede atomer) Na+ og Cl-. Tilsetningen av et stoff som gir tre "biter" per oppløst molekyl ville senke frysepunktet med en enda større mengde enn NaCl.
Frysepunktkalkulator
Du kan slå opp frysepunktene til en rekke vanlige væsker i Celsius, Fahrenheit og Kelvin ved hjelp av en online kalkulator. Prøv å forene det du vet om den enklere kjemiske strukturen med frysepunktene for å se om du kan se noen mønstre.