Prakticky každý videl tú istú látku v tuhom, kvapalnom a plynnom skupenstve najneskôr do veku asi piatich rokov: Tou látkou je voda. Pod určitou teplotou (0 ° C alebo 32 ° F) existuje voda v „zmrazenom“ stave ako tuhá látka. Medzi 0 ° C a 100 ° C (32 ° F až 212 ° F) existuje voda ako kvapalina a okolo bodu varu 100 ° C voda existuje ako vodná para, plyn.
Ostatné látky, o ktorých si myslíte, že existujú iba v jednom alebo druhom fyzickom stave, napríklad kovový kúsok majú charakteristické teploty topenia a varu, ktoré môžu byť veľmi extrémne vzhľadom na každodenné teploty Zem.
The topenie a body varu prvkov, rovnako ako mnohé z ich fyzikálnych charakteristík, vo veľkej miere závisia od ich polohy v periodickej tabuľke prvkov, a teda od ich atómového čísla. Ale toto je voľný vzťah a ďalšie informácie, ktoré môžete získať z periodickej tabuľky prvkov, pomáhajú určiť teplotu topenia daného prvku.
Zmeny stavu vo svete fyzikálnych vied
Keď sa pevná látka presunie z veľmi studenej teploty na teplotu teplejšiu, jej molekuly postupne preberajú viac kinetickej energie. Keď molekuly v tuhej látke dosiahnu dostatočnú priemernú kinetickú energiu, látka sa stane a kvapalina, pričom látka môže voľne meniť svoj tvar v súlade so svojím obalom gravitácia. Kvapalina sa roztopila. (Prechod na opačnú stranu, z tekutého do tuhého, sa nazýva zmrazenie.)
V tekutom stave môžu molekuly „kĺzať“ okolo seba a nie sú fixované na danom mieste, ale chýba im kinetická energia na únik do životného prostredia. Akonáhle sa však teplota dostatočne zvýši, molekuly môžu uniknúť a pohybovať sa ďaleko od seba a z látky je teraz plyn. Pohyb molekúl plynu obmedzujú iba kolízie so stenami kontajnera, ak existujú, a navzájom do seba.
Čo ovplyvňuje teplotu topenia prvku alebo molekuly?
Väčšina pevných látok nadobúda na molekulárnej úrovni formu nazývanú kryštalická pevná látka, ktorá sa vyrába opakovaným usporiadaním molekúl fixovaných na danom mieste, aby vytvorili kryštalickú mriežku. Centrálne jadrá zapojených atómov zostávajú od seba vzdialené v pevnej vzdialenosti v geometrickom obrazci, napríklad v kocke. Ak sa k rovnomernej tuhej látke pridá dostatočné množstvo energie, prekoná sa tým energia, ktorá „uzamkne“ atómy na danom mieste a môžu o ne slobodne narážať.
K bodom topenia jednotlivých prvkov prispievajú rôzne faktory, takže ich poloha v periodickej tabuľke je iba hrubým sprievodcom a je potrebné brať do úvahy aj ďalšie otázky. Nakoniec by ste mali vyhľadať tabuľku, ako je tabuľka v Zdrojoch.
Atómový polomer a teplota topenia
Mohli by ste sa opýtať, či majú väčšie atómy inherentne vyššie teploty topenia, takže je asi ťažšie ich rozpadnúť, pretože v nich je viac hmoty. Tento trend sa v skutočnosti nepozoruje, pretože prevládajú ďalšie aspekty jednotlivých prvkov.
Atómové polomery atómov majú tendenciu stúpať z jedného radu do druhého, ale zmenšujú sa po celej dĺžke radu. Teploty topenia medzitým narastajú cez riadky k bodu, potom v určitých bodoch prudko klesajú. Uhlík (atómové číslo 6) a kremík (14) môžu relatívne ľahko vytvárať štyri väzby, ale atómy, ktoré sú na stole vyššie, to nemôžu a vďaka tomu majú oveľa nižšie teploty topenia.
Existuje trend periodickej tabuľky s bodom varu?
Existuje atómový vzťah medzi atómovým číslom a teplotou varu prvkov tiež s „preskočí“ na nižšie teploty varu v riadkoch, po ktorých nasleduje zhruba rovnaký nárast Miesta. Je však pozoruhodné, že teploty varu vzácnych plynov v stĺpci úplne vpravo (obdobie 18) sú sotva vyššie ako ich teploty topenia. Napríklad neón existuje ako kvapalina iba medzi 25 ° C a 27 ° C!