응고 응고점 및 예



응고 그것은 액체가 고체상을 통과 할 때 경험하는 변화입니다. 액체는 순수한 물질 또는 혼합물 일 수 있습니다. 또한, 온도 변화 또는 화학 반응의 결과로 인해 변화가있을 수 있습니다.

이 현상을 어떻게 설명 할 수 있습니까? 시각적으로 액체는 석회화되거나 경화되어 점차적으로 흐르는 것을 멈 춥니 다. 그러나 응고는 실제로 미세한 스케일에서 발생하는 일련의 단계로 구성됩니다.

고화의 예는 결빙 된 액체 기포이다. 위의 이미지에서 거품이 눈에 닿을 때 얼어 버리는 모습을 볼 수 있습니다. 응고하기 시작하는 거품의 부분은 무엇입니까? 눈과 직접 접촉하는 것. 눈은 거품의 분자를 수용 할 수있는 지지체 역할을합니다..

응고는 거품의 바닥에서 빠르게 촉발됩니다. 이것은 전체 표면을 덮기 위해 확장되는 "유리 소나무"에서 볼 수 있습니다. 이 소나무들은 결정의 성장을 반영하는데, 이는 분자의 질서 정연하고 대칭적인 배열에 지나지 않습니다..

응고가 일어나기 위해서는 액체의 입자가 서로 상호 작용하는 방식으로 배열 될 필요가있다. 이러한 상호 작용은 온도가 감소함에 따라 더 강 해지며 분자 동역학에 영향을 미친다. 즉, 그들은 느려지고 결정의 일부가됩니다..

이 과정은 결정화 (crystallization)로 알려져 있으며, 핵 (작은 입자의 응집체)과 지지체가 존재하면이 과정이 가속화됩니다. 일단 액체가 결정화되면, 응고되거나 동결되었다고한다..

색인

  • 1 응고의 엔탈피
    • 1.1 응고시 온도가 일정하게 유지되는 이유?
  • 2 어는점
    • 2.1 응고 및 융점
    • 2.2 분자 순서
  • 3 과냉각
  • 4 응고의 예
  • 5 참고

응고의 엔탈피

모든 물질이 동일한 온도에서 (또는 동일한 처리 하에서) 고형화되지는 않습니다. 일부는 높은 융점을 갖는 고형물 에서처럼 실내 온도보다 "동결"됩니다. 이것은 고체 또는 액체를 구성하는 입자의 유형에 달려 있습니다..

고체에서 그들은 강하게 상호 작용하고 공간의 고정 된 위치에서 움직임의 자유와 정의 된 부피로 진동을 유지하지만 액체에서는 서로 움직이는 수많은 층처럼 움직일 수있는 능력을 가지고 있습니다. 컨테이너가 들어있는 컨테이너.

고체는 열 에너지가 액상으로 전달 될 것을 요구한다; 즉 열이 필요합니다. 열은 그 주변으로부터 얻어지며, 첫 번째 액체 방울을 생성하기 위해 흡수되는 최소량은 잠열 융해 (ΔHf).

한편, 액체는 분자를 정렬하고 고체상에서 결정화하기 위해 주위로 열을 방출해야합니다. 방출되는 열은 응고 또는 결빙의 잠열 (ΔHc)입니다. ΔHf와 ΔHc는 크기는 같지만 반대 방향이다. 첫 번째는 양수 부호를, 두 번째 음수 부호.

응고에서 온도가 일정하게 유지되는 이유는 무엇입니까??

어떤 순간에 액체는 얼기 시작하고 온도계는 온도 T를 나타냅니다. 완전히 응고되지는 않았지만 T는 일정하게 유지됩니다. ΔHc는 음의 부호를 가지므로 열을 방출하는 발열 과정으로 구성됩니다.

따라서 온도계는 상 변화 중에 액체가 방출하는 열을 판독하여 부과 된 온도 강하를 방해합니다. 예를 들어, 액체가 들어있는 용기를 얼음 욕조에 넣은 경우. 따라서, T는 응고가 전체적으로 완료 될 때까지 감소하지 않는다.

이러한 열 측정에는 어느 단위가 동반됩니까? 보통 kJ / mol 또는 J / g. 이것들은 다음과 같이 해석됩니다. kJ 또는 J는 1 몰의 액체 또는 1 g의 냉각 또는 응고가 필요한 열의 양입니다.

예를 들어 물의 경우 ΔHc는 6.02 kJ / mol과 같습니다. 즉, 순수한 물 1 몰은 동결 할 수 있도록 6.02 kJ의 열을 방출해야하며,이 열은 공정에서 온도를 일정하게 유지하는 것입니다. 유사하게, 1 몰의 얼음은 용융하기 위해 6.02 kJ의 열을 흡수 할 필요가있다.

어는점

공정이 발생하는 정확한 온도에서 응고점 (Tc)으로 알려져 있습니다. 이것은 분자간 상호 작용이 얼마나 강한 지에 따라 모든 물질에서 다양합니다.

불순한 고체는 순수한 온도와 동일한 온도에서 응고하지 않기 때문에 순도는 중요한 변수입니다. 위의 내용은 다음과 같이 알려져 있습니다. 빙점 강하. 물질의 응고점을 비교하려면 가능한 한 순수한 기준으로 사용하는 것이 필요합니다.

그러나, 금속 합금의 경우와 같이 용액에 대해서는 동일하게 적용 할 수 없습니다. 응고점을 비교하려면 질량 비율이 동일한 혼합물로 간주해야합니다. 즉, 동일한 성분의 농도로.

확실하게, 응고점은 합금 및 다른 종류의 재료와 관련하여 과학적이고 기술적 인 관심이 크다. 이것은 시간을 제어하고 냉기를 조절하여 바람직한 물리적 특성을 갖거나 특정 용도에 부적절한 물성을 피할 수 있기 때문입니다.

이러한 이유로이 개념을 이해하고 연구하는 것은 야금과 광물학뿐만 아니라 재료를 제조하고 특성화 할만한 다른 과학에서도 매우 중요합니다.

응고 및 융점

이론적으로 Tc는 온도 또는 융점 (Tf)과 같아야합니다. 그러나 이것은 항상 모든 물질에 해당되는 것은 아닙니다. 주원인은 언뜻보기에 액체의 분자를 분류하는 것보다 고체의 분자를 파괴하는 것이 더 쉽다는 것입니다.

따라서 화합물의 순도를 질적으로 측정하기 위해서는 Tf에 의지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 화합물 X가 많은 불순물을 갖는다면, 그 Tf는 순도가 높은 다른 화합물과 비교하여 순수한 X의 Tf에서 더 멀리 떨어져있을 것이다.

분자 순서

지금까지 말한 바와 같이, 응고는 결정화로 진행된다. 일부 물질은 분자의 성질과 상호 작용을 고려할 때 매우 낮은 온도와 높은 압력을 필요로합니다..

예를 들어, 액체 질소는 -196 ° C 이하의 온도에서 얻어집니다. 그것을 고형화시키기 위해서는 더 많이 냉각 시키거나 압력을 증가시켜 N 분자를 이러한 방식으로 강요 할 필요가있다.2 함께 그룹화하여 결정 핵을 만든다..

산소, 아르곤, 불소, 네온, 헬륨 등 다른 가스에 대해서도 동일하게 고려 될 수 있습니다. 그리고 극단적으로 극단적 인 경우에, 고체상이 잠재적 인 전례없는 특성들에 많은 관심을 불러 일으킨 수소.

반면에 가장 잘 알려진 사례는 드라이 아이스, CO보다 아무것도 없다.2 그의 백색 증기는 대기압에서 승화에 기인한다. 이들은 시나리오에서 안개를 재현하는 데 사용되었습니다..

화합물이 고화되기 위해서는 Tc에만 의존하지 않고 압력과 다른 변수에 의존한다. 분자가 작을수록 (H2) 그리고 상호 작용이 약할수록 고체 상태로 이동하는 것이 더 어려워집니다..

과냉각

물질 또는 혼합물 인 액체는 응고점의 온도에서 동결하기 시작합니다. 그러나 특정 조건 (예 : 고순도, 느린 냉각 시간 또는 매우 정력적인 환경)에서는 액체가 얼지 않고 더 낮은 온도를 견딜 수 있습니다. 이것을 과냉각이라고합니다..

이 현상에 대한 절대적인 설명은 아직 없지만 결정 핵의 성장을 방해하는 모든 변수들이 과냉각을 촉진한다고 주장한다.

왜? 왜냐하면 커다란 결정은 주변 분자를 첨가 한 후 핵으로부터 형성되기 때문입니다. 이 과정이 제한적이라면 온도가 Tc보다 낮더라도 액체가 변하지 않고 하늘에서 구름이 보이도록 만드는 작은 방울처럼 일어날 것입니다.

과냉각 된 모든 액체는 준 안정적입니다. 즉, 이들은 매우 작은 외란에 영향을 받기 쉽습니다. 예를 들어 작은 얼음 조각을 더하거나 흔들면 순간적으로 얼어 붙어 재미 있고 쉬운 실험을 할 수 있습니다..

응고의 예

-제대로 고체가 아니지만, 젤라틴은 냉각에 의한 응고 과정의 한 예입니다.

-용융 된 유리는 많은 물체를 생성하고 설계하는데 사용되며 냉각 후 최종 정의 된 형태를 유지합니다.

-거품이 눈에 닿았을 때와 마찬가지로 소다병도 같은 과정을 겪을 수 있습니다. 그것이 과냉각이라면 그 냉동은 순간적 일 것이다..

-용암이 화산에서 분출하여 그 가장자리 나 지표면을 덮으면 화산암이 화성암이 될 때까지 굳어진다..

-계란과 케이크는 온도가 상승함에 따라 응고됩니다. 비슷하게 비강 점막은 탈수 때문에 생깁니다. 또 다른 예는 페인트 또는 접착제에서 찾을 수 있습니다.

그러나, 냉각의 결과로서 후자의 경우에는 응고가 일어나지 않는다는 것을 유의해야한다. 그러므로, 액체가 응고한다는 사실은 그것이 반드시 얼지 않는다는 의미는 아닙니다 (온도를 감지 할 정도로 감소시키지 않습니다). 그러나 액체가 얼면, 응고가 끝납니다..

기타 :

- 물의 얼음으로의 전환 : 이것은 얼음, 눈 또는 얼음 조각을 생성하는 0 ° C에서 발생합니다.

- 불꽃과 함께 녹아 다시 굳는 양초 왁스.

- 보존을위한 음식의 동결 :이 경우 고기 또는 채소의 세포 안의 물 분자가 동결됩니다..

- 불어 오는 유리 : 녹아서 모양이 생겨서 고형화됩니다..

- 아이스크림 제조 : 보통 유제품으로 고형화됩니다..

- 녹은 고형 설탕 인 사탕을 얻는 데.

- 버터와 마가린은 고체 상태의 지방산입니다..

- 야금 : 잉곳 또는 보의 제조 또는 특정 금속의 구조.

- 시멘트는 석회석과 점토의 혼합물로 물과 혼합하면 경화되는 성질이 있습니다.

- 초콜릿 제조시 코코아 파우더는 물과 우유와 혼합되어 건조되면 고형화됩니다..

참고 문헌

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  5. 카터 박사. 용융물의 응고. 찍은 것 : itc.gsw.edu/
  6. 과냉각에 대한 실험적 설명 : 물이 구름에서 얼지 않는 이유. 찍은 것 : esrf.eu
  7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 년 6 월 22 일). 응고 정의 및 예. 촬영 장소 : thoughtco.com