Titik beku cara menghitung dan contohnya

Dia titik beku Ini adalah suhu di mana suatu zat mengalami keseimbangan transisi cairan-padat. Saat berbicara tentang zat, ini bisa menjadi senyawa, elemen murni atau campuran. Secara teoritis, semua materi membeku saat suhu menurun menjadi nol absolut (0k).

Namun, suhu ekstrem tidak diperlukan untuk mengamati pembekuan cairan. Gunung es adalah salah satu contoh paling jelas dari massa air beku. Juga, fenomena ini dapat dipantau secara real time melalui rendaman nitrogen cair, atau menggunakan freezer sederhana.

Sumber: Pxhere

Apa perbedaan antara pembekuan dan pemadatan? Bahwa proses pertama sangat tergantung pada suhu, pada kemurnian cairan, dan merupakan keseimbangan termodinamika; Sementara yang kedua lebih terkait dengan perubahan komposisi kimia zat yang memperkuat, bahkan tanpa sepenuhnya cair (pasta).

Oleh karena itu, pembekuan adalah pemadatan; Tapi yang sebaliknya tidak selalu benar. Selain itu, untuk mengesampingkan istilah pemadatan, harus ada fase cair seimbang dengan padatan dari zat yang sama; Icebergs mematuhi ini: mereka mengapung di atas air cair.

Dengan demikian, pembekuan cairan menghadap pembekuan fase padat sebagai akibat dari penurunan suhu. Tekanan juga mempengaruhi sifat fisik ini, meskipun efeknya lebih rendah cairan dengan tekanan uap rendah.

[TOC]

Apa titik beku?

Saat suhu turun, energi kinetik rata -rata molekul berkurang, dan karenanya, sedikit melambat. Pergi lebih lambat dalam cairan, ada titik di mana mereka cukup berinteraksi untuk membentuk susunan molekul yang tertib; Ini adalah padatan pertama, dari mana kristal yang lebih besar akan tumbuh.

Jika padatan pertama ini terlalu "goyah", maka akan perlu mengurangi suhu lebih jauh sampai molekulnya tetap cukup cukup. Suhu di mana ini sesuai dengan titik beku; Dari sana, keseimbangan cairan-padat ditetapkan.

Skenario sebelumnya terjadi untuk zat murni; Tapi bagaimana jika tidak?

Dalam hal ini, molekul padatan pertama harus memperbaikinya untuk menggabungkan molekul asing. Akibatnya, solusi tidak murni (atau solid) terbentuk, yang membutuhkan suhu lebih rendah daripada titik beku untuk pembentukannya.

Itu dapat melayani Anda: perak nitrat (agno3): struktur, sifat, penggunaan, toksisitas

Lalu ada yang dibicarakan Titik beku berkurang. Meskipun ada lebih banyak molekul asing, atau lebih tepatnya, kotoran, cairan akan membeku pada suhu yang semakin rendah.

Pembekuan vs kelarutan

Diberi campuran dua senyawa, A dan B, saat suhu turun, dibekukan, sedangkan B tetap cairan.

Skenarionya mirip dengan yang baru dijelaskan. Bagian dari A belum beku, dan karenanya dibubarkan dalam B. Adalah keseimbangan kelarutan lebih dari pada pembicaraan transisi cair-solid?

Kedua deskripsi itu valid: endapan atau pembekuan yang terpisah dari B saat suhu turun. Semuanya akan diendapkan ketika tidak ada yang dibubarkan dalam B; yang sama dengan mengatakan bahwa benar -benar beku.

Namun, lebih nyaman untuk mengobati fenomena dari sudut pandang pembekuan. Dengan demikian, bebas untuk memiliki titik beku yang lebih rendah, sedangkan B akan membutuhkan suhu yang lebih dingin.

Namun, "es A" benar -benar terdiri dari padatan yang memiliki komposisi B yang lebih kaya; Tapi b ada di sana juga. Ini karena A + B adalah campuran homogen, dan oleh karena itu, bagian dari homogenitas itu ditransfer ke padatan beku.

Cara menghitungnya?

Bagaimana titik pembekuan suatu zat dapat diprediksi atau dihitung? Ada perhitungan fisikokimia yang memungkinkan nilai perkiraan titik tersebut di bawah tekanan lain (selain 1aatm, tekanan sekitar).

Namun, mereka mengalir ke entalpi fusi (δ_Fus); Karena, merger adalah proses dalam arah pembekuan yang berlawanan.

Selain itu, lebih mudah untuk menentukan titik leleh suatu zat atau campuran daripada titik beku; Meskipun mereka mungkin tampak sama, mereka menunjukkan perbedaan tertentu.

Seperti disebutkan di bagian sebelumnya: semakin besar konsentrasi kotoran, semakin besar penurunan titik beku. Ini juga dapat dikatakan sebagai berikut: Semakin rendah fraksi molar x padatan dalam campuran, itu akan membeku pada suhu yang lebih rendah.

Persamaan keturunan suhu

Persamaan berikut mengekspresikan dan merangkum segala sesuatu yang dikatakan:

Lnx = -(Δ_Fus/R) (1/t - 1/tº) (1)

Di mana r adalah konstanta gas ideal, yang memiliki penggunaan yang hampir universal. Tº adalah titik beku normal (pada tekanan sekitar), dan t adalah suhu di mana padatan akan dibekukan ke fraksi molar x.

Itu dapat melayani Anda: penguapan kimia: apa yang terdiri dari, aplikasi, dan contoh

Dari persamaan ini, dan setelah serangkaian penyederhanaan, berikut ini diperoleh, lebih dikenal:

Δtc = k_FM (2)

Di mana m adalah kebersihan zat terlarut atau pengotor, dan k_F Ini adalah konstanta cryoscopic dari komponen pelarut atau cairan.

Contoh

Deskripsi singkat tentang pembekuan beberapa zat akan diberikan di bawah ini.

Air

Air membeku di sekitar 0ºC. Namun, nilai ini dapat berkurang jika mengandung zat terlarut di dalamnya; Untuk mengatakan, garam atau gula.

Bergantung pada jumlah zat terlarut, ada moralitas yang berbeda M; Dan dengan meningkatkan M, mengurangi x, yang nilainya dapat diganti dalam persamaan (1) dan dengan demikian jelas t.

Misalnya, jika gelas dengan air dimasukkan ke dalam freezer, dan satu lagi dengan air manis (atau minuman berbasis air), gelas dengan air pertama -tama akan membeku. Ini karena kristal mereka terbentuk lebih cepat tanpa gangguan molekul glukosa, ion, atau spesies lain.

Hal yang sama akan terjadi jika gelas dengan air laut dimasukkan ke dalam freezer. Sekarang, gelas dengan air laut mungkin atau mungkin tidak membeku lebih dulu dari gelas dengan air manis; Perbedaannya akan tergantung pada jumlah zat terlarut dan bukan sifat kimianya.

Karena alasan inilah penurunan TC (suhu beku) adalah properti koligatif.

Alkohol

Sumber: Pixabay

Alkohol membeku pada suhu yang lebih dingin daripada air cair. Misalnya, etanol membeku sekitar -114ºC. Jika dicampur dengan air dan bahan -bahan lainnya, peningkatan titik beku akan sebaliknya.

Karena? Karena air, zat cair dan larut dengan alkohol, membeku pada suhu yang jauh lebih tinggi (0ºC).

Kembali ke lemari es dengan kacamata dengan air, jika kali ini dengan minuman beralkohol diperkenalkan, ini akan menjadi yang terakhir untuk dibekukan. Semakin besar derajat etil, freezer harus mendinginkannya lebih untuk membekukan minuman. Karena alasan inilah minuman seperti tequila lebih sulit untuk dibekukan.

susu

Sumber: Pixabay

Susu adalah zat berbasis air, di mana lemak tersebar bersama dengan laktosa dan kalsium fosfat, selain lipoprotein lainnya.

Komponen yang paling larut dalam air adalah yang menentukan seberapa banyak titik beku mereka akan bervariasi dengan komposisi.

Dapat melayani Anda: nomor oksidasi: konsep, cara mengeluarkannya dan contoh

Rata -rata, susu membeku pada suhu sekitar -0.54ºC, tetapi berosilasi antara -0.50 dan -0.56 tergantung pada persentase air. Dengan demikian, Anda dapat mengetahui apakah susu telah dipalsukan. Dan seperti yang dapat dilihat, segelas dengan susu akan membeku hampir bersamaan dengan gelas dengan air.

Tidak semua susu membeku pada suhu yang sama, karena komposisinya juga tergantung pada sumber hewannya.

Air raksa

Merkuri adalah satu -satunya logam yang dalam bentuk cair pada suhu kamar. Untuk membekukannya, perlu mengurangi suhu menjadi -38.83ºC; Dan kali ini gagasan menuangkannya ke dalam gelas akan dihindari dan diperkenalkan ke dalam freezer, karena itu bisa menyebabkan kecelakaan yang mengerikan.

Perhatikan bahwa merkuri membeku sebelum alkohol. Ini mungkin karena kaca merkuri lebih sedikit bergetar dengan terdiri dari atom yang dihubungkan oleh tautan logam; Saat dalam etanol, mereka adalah molekul CHO₃Ch₂Oh relatif ringan yang harus ditampung secara perlahan.

Bensin

Dari semua contoh titik beku, yaitu bensin adalah yang paling kompleks. Seperti susu, itu adalah campuran; Tapi dasarnya bukan air, tetapi sekelompok beberapa hidrokarbon, masing -masing dengan karakteristik strukturalnya sendiri. Beberapa molekul kecil, dan besar lainnya.

Hidrokarbon dengan tekanan uap yang lebih rendah akan membeku terlebih dahulu; Sementara yang lain akan tetap dalam keadaan cair, bahkan jika segelas bensin dikelilingi oleh nitrogen cair. "Es bensin" tidak akan dibentuk dengan benar, tetapi gel dengan nada kuning-hijau.

Untuk benar -benar membekukan bensin, mungkin perlu mendinginkan suhu hingga -200ºC. Pada suhu ini kemungkinan es bensin terbentuk, karena semua komponen campuran akan membeku; Artinya, tidak akan ada fase cair seimbang dengan padatan.

Referensi

1. Departemen Fisika, Universitas Ilinois di Urbana-Champaign. (2018). T&J: Pembekuan bensin. Diperoleh dari: van.Fisika.Illinois.Edu
2. Iran. Levine. (2014). Prinsip -prinsip fisikokimia. (Edisi Keenam). MC Graw Hill.
3. Glasstone. (1970). Perjanjian fisikokimia. Aguilar s. KE. Edisi, Juan Bravo, 38, Madrid (Spanyol).
4. Walter J. Moore. (1962). Kimia Fisik. (Edisi keempat). Longmans.
5. Sibagropribor. (2015). Penentuan titik beku susu. Dipulihkan dari: Sibagropribor.Ru
6. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (22 Juni 2018). Titik pembekuan alkohol. Pulih dari: thinkco.com