Nästan alla har sett samma ämne i fasta, flytande och gasformiga tillstånd senast vid fem års ålder: Det ämnet är vatten. Under en viss temperatur (0 ° C eller 32 ° F) finns vatten i ett "fryst" tillstånd som ett fast ämne. Mellan 0 ° C och 100 ° C (32 ° F till 212 ° F) finns vatten som en vätska, och förbi dess kokpunkt på 100 ° C / 212 ° F finns vatten som vattenånga, en gas.
Andra ämnen som du kanske tänker på existerar bara i ett eller annat fysiskt tillstånd, såsom en bit metall har karakteristiska smält- och kokpunkter, vilket kan vara ganska extremt i förhållande till vardagstemperaturen Jorden.
De smältande och kokpunkter av element, som många av deras fysiska egenskaper, beror till stor del på deras position i det periodiska elementet och därför på deras atomnummer. Men det här är en lös relation, och annan information som du kan samla in från det periodiska elementet hjälper till att bestämma ett givet elementets smältpunkt.
Statliga förändringar i fysikvärlden
När ett fast ämne rör sig från en mycket kall temperatur till en varmare, antar dess molekyler gradvis mer kinetisk energi. När molekyler i det fasta ämnet uppnår tillräcklig kinetisk energi blir substansen a vätska, vari substansen är fri att ändra form i enlighet med dess behållare såväl som allvar. Vätskan har smält. (Att gå den andra vägen, från vätska till fast, kallas frysning.)
I flytande tillstånd kan molekyler "glida" förbi varandra och är inte fixerade på plats utan saknar kinetisk energi för att fly ut i miljön. Men när temperaturen blir tillräckligt hög kan molekylerna fly och röra sig långt ifrån varandra, och ämnet är nu en gas. Endast kollisioner med eventuella behållarväggar och med varandra begränsar gasmolekylernas rörelse.
Vad påverkar smältpunkten för ett element eller en molekyl?
De flesta fasta ämnen antar en form på molekylär nivå som kallas en kristallin fast substans, gjord av ett upprepat arrangemang av molekyler fixerade på plats för att skapa ett kristallgitter. De centrala kärnorna i de involverade atomerna förblir åtskilda ett fast avstånd från varandra i ett geometriskt mönster, såsom en kub. När tillräcklig energi läggs till en enhetlig fast substans, övervinner detta energin som "låser" atomerna på plats, och de är fria att kasta omkring.
En mängd olika faktorer bidrar till smältpunkterna för enskilda element, så att deras position på det periodiska systemet endast är en grov vägledning, och andra frågor måste också övervägas. I slutändan bör du konsultera en tabell som den i resurserna.
Atomic Radius and Melting Point
Du kanske frågar om större atomer i sig har högre smältpunkter, vilket kanske är svårare att bryta sönder på grund av mer materia i dem. Faktum är att denna trend inte observeras, eftersom andra aspekter av enskilda element råder.
Atomernas atomradier tenderar att öka från en rad till nästa men minskar över radens längd. Smältpunkter ökar under tiden över rader till en punkt och tappar sedan kraftigt vid vissa punkter. Kol (atomnummer 6) och kisel (14) kan bilda fyra bindningar med relativt lätthet, men atomerna ett steg upp på bordet kan inte, och de har mycket lägre smältpunkter som ett resultat.
Finns det en kokpunkt Trend?
Det finns också ett grovt förhållande mellan atomnummer och elementens kokpunkt, med "hoppar" för att sänka kokpunkterna inom rader följt av en ökning som sker ungefär samma platser. Särskilt emellertid är ädelgasernas kokpunkter i den högsta kolumnen (period 18) knappt högre än deras smältpunkter. Neon existerar till exempel som en vätska endast mellan 25 ° C och 27 ° C!