FÜZYON: NELERDEN OLUŞUR, ÖRNEKLER VE DENEYLER - KIMYA - 2025

Füzyon bir sıcaklık aralığında bir madde için katıdan sıvıya hal değişimi olan. Maddenin yüksek derecede saflığı varsa, aralık belirli bir sıcaklığa, yani erime noktasına karşılık gelir. Ve belli bir derecede safsızlık olduğunda, erime noktası bir aralıkla temsil edilir (örneğin 120-122 ° C).

Doğadaki en yaygın fiziksel süreçlerden biridir. Katılar ısıyı emer ve ilk sıvı damlaları oluşmaya başlayana kadar sıcaklıklarını yükseltir. Daha sonra diğer damlalar ilkini takip eder ve katı erimediği sürece sıcaklığı sabit kalır.

Kaynak: Pixabay

Neden? Çünkü tüm ısı, ikincisini ısıtmak yerine daha fazla sıvı üretmek için tüketilir. Bu nedenle, katı ve sıvı aynı sıcaklığa sahiptir ve dengede bir arada bulunur. Isı kaynağı sabitse, denge tamamen sıvı oluşumuna kayar.

Bu nedenle ilkbaharda bir buz sarkıt erimeye başladığında, hal değişimi başladığında, sıvı suya dönüşene kadar bitmeyecektir. Yukarıdaki görselde buz kristallerinin bile asılı bir damlanın içinde yüzdüğü görülebilir.

Bilinmeyen bir maddenin erime noktasının belirlenmesi, onu tanımlamak için mükemmel bir testtir (çok fazla safsızlık içermediği sürece).

Ayrıca katıyı oluşturan moleküller arasındaki etkileşimlerin ne kadar güçlü olduğunu ortaya çıkarır; yüksek sıcaklıklarda eridiğinde, moleküller arası kuvvetleri o kadar güçlü olacaktır.

Birleşme nedir?

Füzyon, katıdan sıvıya bir hal değişiminden oluşur. Sıvıdaki moleküller veya atomlar daha yüksek hızlarda hareket ettikçe, titreştikçe ve döndükçe daha yüksek bir ortalama enerjiye sahiptir. Sonuç olarak, bu, moleküller arası boşlukta bir artış ve dolayısıyla hacimde bir artış yaratır (su ile durum böyle olmasa da).

Katıda olduğu gibi, moleküller daha kompakt bir düzendedir, hareketlerinde özgürlükten yoksundurlar ve daha düşük bir ortalama enerjiye sahiptirler. Katı-sıvı geçişinin gerçekleşmesi için, katının molekülleri veya atomları ısıyı emerek daha yüksek hızlarda titreşmelidir.

Titreşirken, ilk damlayı oluşturmak için bir araya gelen bir dizi molekül ayrılır. Ve böylece füzyon, ısının etkisiyle katının erimesinden başka bir şey değildir. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, katı o kadar hızlı erir.

Özellikle füzyon, katı içinde tünellerin ve gözeneklerin oluşumuna yol açabilir. Bu, çocuklar için özel bir deneyle gösterilebilir.

Katı karışımların ve emülsiyonların eriyikleri

Kaynak: Pixabay

Dondurma

Erime, bir madde veya karışımın ısıyla eritilmesini ifade eder. Bununla birlikte terim, katı maddeler olarak kesinlikle sınıflandırılmayan diğer maddelerin erimesine atıfta bulunmak için de kullanılmıştır: emülsiyonlar.

İdeal örnek dondurmadır. Hava ve yağ (süt, krema, kakao, tereyağı vb.) İçeren donmuş su (ve bazılarında kristalize edilmiş) emülsiyonlarıdır.

Dondurma, erime noktasını aştığı için erir veya erir, hava kaçmaya başlar ve sıvı, bileşenlerinin geri kalanını sürükleyerek sona erer.

Dondurmanın kimyası son derece karmaşıktır ve füzyon tanımı düşünüldüğünde bir ilgi ve merak konusunu temsil eder.

Tatlı ve tuzlu buz

Diğer katı karışımlarla ilgili olarak, analitik amaçlar için bir erime noktasından tam olarak bahsedilemez; yani, bir veya daha fazla maddenin tanımlanması için belirleyici bir kriter değildir. Bir karışımda, bir bileşen eridikçe diğerleri, erimenin çapraz olarak zıttı olan sıvı fazda çözülebilir.

Örneğin, katı bir buz-şeker-tuz karışımı, buz erimeye başlar başlamaz tamamen eriyecektir. Şeker ve tuz suda çok çözünür olduğundan onları çözecektir ancak bu şeker ve tuzun eridiği anlamına gelmez.

Örnekler

Mutfakta

Mutfakta bazı yaygın füzyon örnekleri bulunabilir. Tereyağları, çikolatalar, sakızlar ve diğer tatlılar güneşten doğrudan ısı alırlarsa veya sıcak alanlara kapatılırlarsa erir. Marshmallow gibi bazı şekerler, tatlarından en iyi şekilde yararlanmak için kasıtlı olarak eritilir.

Birçok tarifte, bir veya daha fazla bileşenin eklenmeden önce eritilmesi gerektiği belirtilmektedir. Peynirler, katı yağlar ve bal (çok viskoz) da bu bileşenler arasındadır.

Süslemelerde

Belirli boşlukları ve nesneleri süslemek için farklı tasarımlara sahip metaller, cam ve seramikler kullanılır. Bu süslemeler bir binanın terasında, bazı duvarların cam ve mozaiklerinde veya kuyumcuların içinde satılık eşyalarda görülebilir.

Hepsi çok yüksek sıcaklıklarda eriyen malzemelerden oluşur, bu nedenle onları işlemek ve onlara istenen şekilleri vermek için önce erimesi veya yumuşaması gerekir.

İşte o zaman, demircilerin silah, alet ve diğer nesnelerin üretiminde yaptığı gibi, akkor demir işleniyor. Benzer şekilde füzyon, farklı kütle oranlarında iki veya daha fazla metalin kaynaklanmasıyla alaşımların elde edilmesini sağlar.

Erimiş camdan atlar, kuğular, erkekler ve kadınlar, seyahat hediyelik eşyaları gibi dekoratif figürler oluşturabilirsiniz.

Doğada

Doğada erimenin başlıca örnekleri buzdağlarının erimesinde görülebilir; lav içinde, volkanların içindeki yoğun ısı ile eriyen bir kaya karışımı; ve sıvı metallerin, özellikle de demirin hakim olduğu gezegenin kabuğunda.

En yaygın maddelerin erime noktaları

İlgili erime noktalarına sahip bir dizi ortak madde aşağıda listelenmiştir:

-Buz, 0ºC

-Parafin, 65.6ºC

-Kocolates, 15.6-36.1ºC (düşük veya yüksek sıcaklıklarda eriyen çikolatalar olduğu için bunun bir sıcaklık aralığı olduğunu unutmayın)

-Palmitik asit, 63ºC

-Agar, 85ºC

-Fosfor, 44ºC

-Alüminyum, 658ºC

-Kalsiyum, 851ºC

-Altın, 1083ºC

-Bakır, 1083ºC

-Demir, 1530ºC

–Mercury, -39ºC (oda sıcaklığında sıvı haldedir)

-Metan gazı, -182ºC

-Etanol, -117ºC

-Grafit karbon, 4073ºC

-Elmas kömür, 4096ºC

Görüldüğü gibi, genellikle metaller, metalik bağları nedeniyle en yüksek erime noktalarına sahiptir. Bununla birlikte, karbon, kovalent bağlara sahip olmasına rağmen, ancak çok kararlı moleküler düzenlemelerle onları aşar.

Metan gazı ve etanol gibi küçük, apolar moleküller, oda sıcaklığında katı halde kalacak kadar güçlü etkileşime girmez.

Geri kalanından, katı içindeki moleküller arası etkileşimlerin gücü, erime noktası ölçülerek çıkarılabilir. Kavurucu sıcaklıklara dayanıklı bir katı, çok stabil bir yapıya sahip olmalıdır.

Genel olarak, polar olmayan kovalent katılar, polar, iyonik ve metalik kovalent katılardan daha düşük erime noktalarına sahiptir.

Çocuklar ve ergenler için füzyonu açıklamaya yönelik deney

Renkli buz kubbeleri

Bu belki de çocuklara füzyonu açıklayan en sanatsal ve basit deneylerden biridir. İhtiyacınız olan:

-Bazı tabaklar, içlerindeki su donduğunda kubbe oluşturacak şekilde

-Buzun hasara neden olmadan eriyebileceği bir yüzey sağlamak için büyük bir tepsi

Tuz (piyasadaki en ucuzu olabilir)

-Sebze boyası ve eklemek için bir damlalık veya kaşık

Buz kubbeleri elde edildikten ve tepsiye yerleştirildikten sonra, yüzeylerine nispeten az miktarda tuz eklenir. Tuzun buzla sadece teması, tepsiyi ıslatacak su nehirlerine neden olacaktır.

Bunun nedeni, buzun tuz için yüksek bir afiniteye sahip olması ve erime noktası buzunkinden daha düşük bir çözelti oluşmasıdır.

Daha sonra kubbelere birkaç damla gıda boyası eklenir. Renk, erimesinin ilk sonucu olarak kubbenin tünellerine ve tüm gözeneklerine nüfuz edecek. Sonuç, buzun içine hapsolmuş bir renk karnavalı.

Son olarak, renklendiriciler tepsideki suya karışacak ve küçük seyircilere başka bir görsel gösteri verecektir.

Termal kabin

Sıcaklık kontrollü bir kabin içinde, ısıya dayanıklı kaplara bir dizi madde yerleştirilebilir. Bu deneyin amacı, gençlere her maddenin kendi erime noktasına sahip olduğunu göstermektir.

Hangi maddeler seçilebilir? Mantıksal olarak, ne metaller ne de tuzlar 500ºC'nin üzerindeki sıcaklıklarda eridiği için kabine giremez (kabin eriyebilir).

Bu nedenle maddeler listesinden 100ºC'yi geçmeyenler seçilebilir, örneğin: cıva (kabinin -40ºC'nin altında soğutulabileceği varsayılarak), buz, çikolata, parafin ve palmitik asit.

Gençler (ve çocuklar da) civanın metalik siyah bir sıvıya dönüşmesini izlerlerdi; ve sonra beyaz buzun, çikolataların, palmitik asidin ve son olarak parafin mumunun erimesi.

Parafinin neden çikolatadan daha yüksek sıcaklıklarda eridiğini açıklamak için yapılarını analiz etmek gerekecektir.

Hem parafin hem de palmitik asit organik bileşiklerse, ilki daha ağır bir molekülden veya daha polar bir molekülden (veya aynı anda her ikisinden) oluşmalıdır. Bu tür gözlemlerin bir açıklamasını vermek öğrencilere ev ödevi olarak bırakılabilir.

Referanslar

1. Van't Hul J. (24 Temmuz 2012). Tuz ve Sıvı Suluboyalar ile Erime Buz Bilimi Deneyi. Artfulparent.com'dan kurtarıldı
2. Tobin, Declan. (2018). Çocuklar için Erime Noktası hakkında Eğlenceli Gerçekler. Çocuklar İçin Kolay Bilim. Kurtarıldı: easyscienceforkids.com
3. Sarah. (2015, 11 Haziran). Çocuklar İçin Basit Bilim Deneyi: Güneşte Ne Eriyor? Erkekler ve Kızlar için Frugal Fun. Kurtarıldı: frugalfun4boys.com
4. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
5. h2g2. (3 Ekim 2017). Bazı Yaygın Maddelerin Erime Noktaları. Kurtarıldı: h2g2.com
6. Açık Üniversite. (2006-08-03). Erime noktaları. Kurtarıldığı yer: open.edu
7. Lümen, Ana Olmayanlar İçin Kimya. (Sf). Erime noktası. Kurslar.lumenlearning.com adresinden kurtarıldı
8. Gillespie, Claire. (13 Nisan 2018). Erime Noktasını Hangi Faktörler Etkiler? Sciencing. Kurtarıldı: sciencing.com