構成要素、計算方法、および例の凍結点



の 氷点 は、物質が液 - 固転移平衡になる温度です。物質について話すとき、これは化合物、純粋な元素、または混合物です。理論的には、温度が絶対零度（0K）まで低下すると、すべての物質が凍結します.

ただし、液体の凍結を観察するために極端な温度は必要ありません。氷山は凍った水域の最も明白な例の1つです。また、現象は液体窒素浴によって、または単純な冷凍庫を使用してリアルタイムで追跡することができます。.

凍結と凝固の違いは何ですか？最初のプロセスは温度、液体の純度に大きく依存し、熱力学的平衡であること。第二に、完全に液体でなくても固化する物質の化学組成の変化により関連しています（ペースト）.

したがって、凍結は固化です。しかし、その逆は必ずしも真実ではありません。さらに、固化という用語を破棄するには、同じ物質の固体と平衡状態にある液相がなければなりません。氷山はこれに従います：彼らは液体の水に浮かびます.

したがって、温度低下の結果として固相が形成されると、液体の凍結に直面している。蒸気圧の低い液体ではその効果は低いですが、圧力もこの物性に影響を与えます.

索引

  • 1氷点は何ですか？?
    • 1.1凍結と溶解度
  • 2計算方法?
    • 2.1温度降下方程式
  • 3例
    • 3.1水
    • 3.2アルコール
    • 3.3ミルク
    • 3.4水星
    • 3.5ガソリン
  • 4参考文献

氷点は何ですか？?

温度が下がると、分子の平均運動エネルギーが減少するため、分子は少し遅くなります。それらが液体中で遅くなるにつれて、それらは分子の秩序ある配列を形成するのに十分に相互作用する点がある。これは最初の固体で、そこからより大きな結晶が成長します。.

この最初の固体が「ふらつきすぎる」場合、その分子が十分に静かになるまで温度をさらに下げる必要があります。これが達成される温度は凝固点に対応する。そこから、液固平衡が確立されます。.

前のシナリオは純粋な物質に対して起こります。しかし、そうでない場合はどうなりますか?

その場合、最初の固体の分子は外来分子を取り込むことができなければなりません。結果として、不純な固体（または固溶体）が形成され、それはその形成のために凝固点より低い温度を必要とする。.

私達はについて話しています 凝固点降下. より多くの外来分子、より正確に言えば不純物がある限り、液体はますます低い温度で凍結します.

凍結と溶解度

AとBの2つの化合物が混合されているとします。温度が下がると、Aは凍結し、Bは液体のままです。.

シナリオは今説明したものと似ています。 Aの一部はまだ凍結しておらず、したがってBに溶解しています。溶解度平衡は、液 - 固転移のそれよりも議論されていますか。?

どちらの説明も有効です。温度が低下すると、AはBから沈殿または凍結します。 Bに溶解したものがなくなると、すべてのAは沈殿します。これはAが完全に凍結したと言うのと同じです。.

しかし、凍結の観点から現象を処理する方が便利です。したがって、Aは氷点が低いために最初に凍結しますが、Bはより低い温度を必要とします。.

しかし、実際には「Aの氷」はBよりもAの方が豊富な組成を持つ固体から成ります。しかし、Bもあります。これは、A + Bが均質混合物であるため、その均質性の一部が凍結した固体に移動するためです。.

それを計算する方法?

物質の凝固点をどのように予測または計算できますか。他の圧力（1気圧、周囲圧力とは異なります）の下で、この点のおおよその値を得ることを可能にする物理化学的計算があります.

しかしながら、これらは溶融エンタルピー（Δ）に流れ込む。Fus;なぜなら、融合は凍結の反対方向の過程だからです。.

さらに、物質または混合物の融点を決定する方がその凝固点より実験的に簡単です。彼らは同じように見えるかもしれませんが、彼らは特定の違いを示しています.

前のセクションで述べたように、不純物の濃度が高いほど、凝固点の低下が大きくなります。これは、次のようにも言えます。混合物中の固体のモル分率Xが小さいほど、低温で凍結します。.

温度降下方程式

次の式は、言われてきたことをすべて表現してまとめたものです。

ＬｎＸ ＝ - （Δ）Fus/ R）（1 / T - 1 /Tº）（1）

ここで、Rは理想的な気体定数で、ほとんど普遍的な用途があります。 Tºは通常の凝固点（周囲圧力）、Tは固体がモル分率Xで凍結する温度です。.

この方程式から、そして一連の単純化の後に、我々はより良​​く知られている以下を得る：

ΔTc= KFメートル（2）

ここで、mは溶質または不純物のモル濃度、KはF 溶媒または液体成分の低温定数.

例

以下は、いくつかの物質の凍結についての簡単な説明です。.

水

水は0℃前後で凍ります。ただし、溶質が溶けているとこの値は減少することがあります。言い換えれば、塩や砂糖.

溶質の溶解量に応じて、異なるm-モラリティを持ちます。そして、mを大きくするとXが小さくなり、その値を式（1）に代入してTをクリアすることができます。.

たとえば、1杯の水を冷凍庫に入れ、別の1杯の水に甘みのある水（または任意の水性飲料）を入れると、先に凍結します。これは、それらの結晶がグルコース分子、イオン、または他の種の擾乱なしでより速く形成されるからである。.

海水のコップがフリーザーに置かれれば同じことが起こるでしょう。さて、海水の入ったグラスは、甘い水の入ったグラスよりも先に凍るかもしれません。その違いは溶質の量によって異なります その化学的性質ではなく.

Tc（凍結温度）の低下が結託特性であるのはこのためです.

アルコール

アルコールは液体の水よりも低温で凍結します。例えば、エタノールは約－１１４℃で凍結する。それが水や他の成分と混合されている場合、凝固点が上昇します.

なんで？水、液体、アルコールと混和性があるため、はるかに高い温度（0ºC）で凍結する.

水を入れた状態で冷蔵庫に戻って、今度はアルコール飲料を入れて冷蔵庫に入ると、これが最後に凍結します。エチルグレードが高ければ高いほど、冷凍庫はそれをさらに冷やして飲み物を凍らせるべきです。テキーラのような飲み物は凍りにくいのはこのためです.

牛乳

牛乳は、他のリポタンパク質に加えて、乳糖やリン酸カルシウムとともに脂肪が分散している水性の物質です。.

より水溶性のこれらの成分は、その凝固点が組成によってどれほど変わるかを決定するものである。.

平均して、牛乳は約-0.54℃の温度で凍結されていますが、水の割合に応じて-0.50と-0.56の間の範囲です。だから、あなたは牛乳が偽造されているかどうかを知ることができます。そしてご覧のとおり、一杯の牛乳は一杯の水とほぼ同じくらいに凍ります.

すべての牛乳が同じ温度で凍るわけではありません。なぜなら、その組成は動物の原料にも依存するからです。.

水星

水銀は室温で液体の形をしている唯一の金属です。凍らせるためには、温度を-38.83ºCに下げる必要があります。今回はひどい事故につながる可能性があるので、グラスに注いで冷凍庫に入れるという考えを避けます。.

水銀はアルコールの前に凍結することに注意してください。これは、水銀結晶が金属結合で結合した原子で構成されているため振動が少ないという事実によると思われます。エタノール中にある間、それらはCH分子です。3CH2ゆっくりと収容しなければならないOH比較的軽い.

ガソリン

すべての氷点の例の中で、ガソリンは最も複雑です。牛乳のように、それは混合物です。しかし、その塩基は水ではなく、それぞれ独自の構造的特徴を持ついくつかの炭化水素のグループです。いくつかの小さな分子、そして他の大きな分子.

蒸気圧が低い炭化水素は最初に凍結します。ガソリンのガラスが液体窒素に囲まれていても、他のものは液体のままです。それは正しく「ガソリンアイス」を形成しないでしょう、しかし黄緑色のトーンを持つゲル.

ガソリンを完全に凍結させるには、温度を-200ºCに下げる必要があるかもしれません。この温度では、混合物のすべての成分が凍結しているため、ガソリンが生成する可能性があります。すなわち、固体と平衡状態にある液相はもはや存在しないであろう。.

参考文献

  1. イリノイ大学アーバナシャンペーン校物理学科。 （２０１８）。 Q＆A：ガソリン凍結。取得元：van.physics.illinois.edu
  2. Ira N. Levine。 （2014）物理化学の原理（第6版）。マックグローヒル.
  3. グラスストーン。 （1970）物理化学条約Aguilar S. A. de Ediciones、フアンブラボー、38、マドリード（スペイン）.
  4. Ｗａｌｔｅｒ Ｊ．Ｍｏｏｒｅ。 （1962）。物理化学（第4版）。ロングマンズ.
  5. シバガルボル（2015）牛乳の凝固点の決定以下から取得しました：sibagropribor.ru