Практически каждый видел одно и то же вещество в твердом, жидком и газообразном состоянии не позднее, чем к пяти годам: это вещество - вода. Ниже определенной температуры (0 ° C или 32 ° F) вода существует в «замороженном» состоянии в виде твердого вещества. Между 0 ° C и 100 ° C (от 32 ° F до 212 ° F) вода существует в виде жидкости, а после точки кипения 100 ° C / 212 ° F вода существует в виде водяного пара, газа.
Другие вещества, которые, как вы думаете, существуют только в том или ином физическом состоянии, например, кусок металла, также имеют характерные точки плавления и кипения, которые могут быть весьма экстремальными по сравнению с обычными температурами на Земля.
В таяние а также точки кипения элементов, как и многие их физические характеристики, во многом зависят от их положения в периодической таблице элементов и, следовательно, от их атомного номера. Но это непрочное отношение, и другая информация, которую вы можете собрать из периодической таблицы элементов, помогает определить точку плавления данного элемента.
Изменения состояния в мире физических наук
Когда твердое тело переходит от очень холодной температуры к более теплой, его молекулы постепенно приобретают больше кинетической энергии. Когда молекулы в твердом теле достигают достаточной средней кинетической энергии, вещество становится жидкость, в которой вещество может изменять форму в зависимости от контейнера, а также сила тяжести. Жидкость растаяла. (Переход от жидкости к твердому телу называется замораживанием.)
В жидком состоянии молекулы могут «скользить» мимо друг друга и не фиксируются на месте, но им не хватает кинетической энергии для выхода в окружающую среду. Однако, как только температура становится достаточно высокой, молекулы могут вырваться и разойтись далеко друг от друга, и теперь вещество представляет собой газ. Только столкновения со стенками контейнера, если таковые имеются, и друг с другом ограничивают движение молекул газа.
Что влияет на температуру плавления элемента или молекулы?
Большинство твердых тел принимают форму на молекулярном уровне, называемую кристаллическим твердым телом, состоящую из повторяющегося расположения молекул, закрепленных на месте, чтобы создать кристаллическую решетку. Центральные ядра задействованных атомов остаются на фиксированном расстоянии друг от друга в геометрическом узоре, таком как куб. Когда к однородному твердому телу добавляется достаточное количество энергии, это преодолевает энергию, «запирающую» атомы на месте, и они могут свободно толкаться.
На температуру плавления отдельных элементов влияет множество факторов, поэтому их положение в таблице Менделеева является лишь приблизительным ориентиром, и необходимо учитывать и другие вопросы. В конечном итоге вам следует обратиться к таблице, подобной той, что приведена в разделе "Ресурсы".
Атомный радиус и точка плавления
Вы можете спросить, имеют ли более крупные атомы по своей природе более высокие температуры плавления, возможно, их труднее разбить на части из-за большего количества вещества в них. Фактически, эта тенденция не наблюдается, поскольку преобладают другие аспекты отдельных элементов.
Атомные радиусы атомов имеют тенденцию увеличиваться от одного ряда к другому, но уменьшаются по длине ряда. Тем временем точки плавления увеличиваются по рядам до точки, а затем резко снижаются в определенных точках. Углерод (атомный номер 6) и кремний (14) могут относительно легко образовывать четыре связи, но атомы, расположенные выше в таблице, не могут, и в результате они имеют гораздо более низкие температуры плавления.
Есть ли тренд таблицы Менделеева температуры кипения?
Существует также грубая связь между атомным номером и температурой кипения элементов, причем "скачки" к более низким точкам кипения в рядах с последующим повышением примерно в тех же места. Примечательно, однако, что точки кипения благородных газов в крайней правой колонке (период 18) едва превышают их точки плавления. Неон, например, существует в виде жидкости только при температуре от 25 ° C до 27 ° C!