Алюминий. Описание, свойства, происхождение и применение металла
Кусок чистого алюминия
Алюминий — очень редкий минерал семейства меди-купалита подкласса металлов и интерметаллидов класса самородных элементов. Преимущественно в виде микроскопических выделений сплошного мелкозернистого строения. Может образовывать пластинчатые или чешуйчатые кристаллы до 1 мм., отмечены нитевидные кристаллы длиной до 0,5 мм. при толщине нитей несколько мкм. Лёгкий парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке.
СТРУКТУРА
Кубическая гранецентрированная структура. 4 оранжевых атома
Кристаллическая решетка алюминия — гранецентрированный куб, которая устойчива при температуре от 4°К до точки плавления. В алюминии нет аллотропических превращений, т.е. его строение постоянно. Элементарная ячейка состоит из четырех атомов размером 4,049596×10
Примеси в алюминии незначительно влияют на величину параметра решетки. Алюминий обладает большой химической активностью, энергия образования его соединений с кислородом, серой и углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди наиболее электроотрицательных элементов, и его нормальный электродный потенциал равен -1,67 В. В обычных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, алюминий покрыт тонкой (2-10
СВОЙСТВА
Самородный алюминий. Поле зрения 5 x 4 мм. Азербайджан, Гобустанский район, Каспийское море, Хере-Зиря или остров Булла
Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью, парамагнетик. Температура плавления 660°C. К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Кусочки алюминия
По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е место среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Массовая концентрация алюминия в земной коре, по данным различных исследователей, оценивается от 7,45 до 8,14%.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Аллюминий, агрегированный с коркой байерита на поверхности. Узбекистан, Навойская область, Учкудук
Вследствие высокой химической активности он не встречается в чистом виде, а лишь в составе различных соединений. Так, например, известно множество руд, минералов, горных пород, в состав которых входит алюминий. Однако добывается он только из бокситов, содержание которых в природе не слишком велико. Самые распространенные вещества, содержащие рассматриваемый металл: полевые шпаты; бокситы; граниты; кремнезем; алюмосиликаты; базальты и прочие. В небольшом количестве алюминий обязательно входит в состав клеток живых организмов. Некоторые виды плаунов и морских обитателей способны накапливать этот элемент внутри своего организма в течение жизни.
ПРИМЕНЕНИЕ
Украшение из алюминия
Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость. Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при напылении проводников на поверхности кристаллов микросхем.
Алюминий (англ. Aluminium) — Al
| Молекулярный вес | 26.98 г/моль |
| Происхождение названия | от латинского alumen |
| IMA статус | утверждён в 1978 |
КЛАССИФИКАЦИЯ
Hey’s CIM Ref1.21
| Strunz (8-ое издание) | 1/A.03-05 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AA.05 |
| Dana (7-ое издание) | 1.1.22.1 |
| Dana (8-ое издание) | 1.1.1.5 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Цвет минерала | серовато-белый, белый |
| Прозрачность | непрозрачный |
| Блеск | металлический |
| Спайность | нет |
| Твердость (шкала Мооса) | 2-3 |
| Прочность | ковкий |
| Плотность (измеренная) | 2.7 г/см3 |
| Радиоактивность (GRapi) | 0 |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Плеохроизмне плеохроирует
| Тип | изотропный |
| Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
| Магнетизм | парамагнетик |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Точечная группа | (4/m 3 2/m) — изометричная гексаоктаэдральная |
| Пространственная группа | F m3m, P m3m |
| Сингония | кубическая |
| Параметры ячейки | a = 4.04Å |
Интересные статьи:
mineralpro.ru 26.07.2016Физические свойства алюминия зависят от его чистоты
Основные свойства
Алюминий — химический элемент третей группы периодической системы Д.И. Менделеева.
| Плотность , (кг/м3) | 2,7 |
| Температура плавления Тпл, °С | 660 |
| Температура кипения Ткип, °С | |
| Скрытая теплота плавления, Дж/г | 393,6 |
| Теплопроводность l , Вт/м град (при 20° С) | 228 |
| Теплоемкость Ср, Дж/(г · град) (при 0–100°С) | 0,88 |
| Коэффициент линейного расширения α × 10-6, 1/°С (пр°С) | 24,3 |
| Удельное электросопротивление ρ × 10-8, Ом× м (при 20°С) | 2,7 |
| Предел прочности σ в, МПа | 40–60 |
| Относительное удлинение δ , % | 40–50 |
| Твердость по Бринеллю НВ | 25 |
| Модуль нормальной упругости E , ГПа | 70 |
Плотность алюминия
Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты:
| Степень чистоты, % | 99,25 | 99,40 | 99,75 | 99.97 | 99,996 | 99.9998 |
| Плотность при 20°С, г/см3 | 2,727 | 2,706 | 2,703 | 2,6996 | 2,6989 | 2,69808 |
| Степень чистоты, % | 99,25 | 99.40 | 99.75 |
| Плотность, г/см3 | 2,311 | 2,291 | 2,289 |
Температура плавления и кипения.
В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает:
| Степень чистоты, % | 99,2 | 99,5 | 99,6 | 99,97 | 99,996 |
| Температура плавления, °С | 657 | 658 | 659,7 | 659,8 | 660,24 |
Теплопроводность алюминия
Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты. Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К).
Электропроводность алюминия
Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электропроводности меди.
На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni.
Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии для электротехнической промышленности сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %.
Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия:
| Fe : Si | 1,07 | 1,44 | 2,00 | 2,68 | 3,56 |
| Удельное электросопротивление алюминия, ×10-2 мкОм·мм: | |||||
| нагартованного | 2,812 | 2,816 | 2,822 | 2,829 | 2,838 |
| отожженного | 2,769 | 2,771 | 2,778 | 2,783 | 2,788 |
Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)].
Отражательная способность
С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света.
Температура плавления алюминия и физические параметры.
Температура плавления алюминия для перехода в жидкое состояние требует нагрева в среднем до 660 °C или 993,5°К.
Температура плавления алюминия характеризует градиент перехода в жидкое состояние и определяет физические параметры химического элемента. Свойства металла позволяют применять его в различных отраслях промышленного производства, а способность образовывать устойчивые соединения значительно расширяет сферы его использования.
Способность переходить из твердого в жидкое состояние определяет физические свойства металла.
Характеристика физических и технических параметров алюминия
- Алюминий относится к самым распространенным химическим элементам и характеризуется небольшим весом, мягкостью. Основные физические параметры металла, способность образовывать устойчивые к воздействию среды соединения, позволяют его использовать в различных отраслях промышленного производства.
- Металл является привлекательным материалом для работы в домашних условиях. Удельная теплота плавления алюминия составляет 390 кДж/кг, и для литейных целей расплавить его в бытовых условиях не составляет труда.
- Плавка металла может осуществляться поверхностным и внутренним нагревом. Способ внешнего теплового воздействия не требует особого оборудования и применяется в кустарных условиях.
- Алюминий, температура плавления которого зависит от чистоты соединения, давления, для перехода в жидкое состояние требует нагрева в среднем до 660 °C или 993,5°К.
- Существуют различные мнения относительно показателя температуры плавления металла в домашних условиях, но проверить их можно только на практике.
Свойства сплавов металла
Показатель температурного градиента колеблется для соединений металла с другими химическими элементами, определяющими их свойства. Для литейных сплавов, содержащих магний и кремний, он составляет 500 °C.
Удельная теплота плавления определяет физическое свойство химического элемента. Для сплавов этот показатель характеризует процесс перехода из одного агрегатного состояния в другое в определенном температурном интервале.
Температура начала перехода в жидкое состояние называется точкой солидус (твердый), а окончание — ликвидус (жидкий). Соответственно начало кристаллизации будет определяться точкой ликвидус, а окончание — солидус. В температурном интервале соединение находится в переходном состоянии от жидкости к твердой фазе.
В некоторых соединениях алюминия с другими химическими элементами отсутствует интервал между температурными показателями перехода из твердого состояния в расплав. Эти сплавы называются эвтектическими.
Например, соединению алюминия с 12,5% кремния, как и чистому металлу, свойственна точка плавления, а не интервал. Этот сплав относится к литейным и характеризуется постоянной температурой 577 °C.
При увеличении в сплаве количества кремния градиент ликвидус снижается от максимального показателя, свойственного чистому металлу. Среди лигатурных добавок температурный градиент снижает использование магния (450 °C). Для соединения с медью он составляет 548 °C, а с марганцем — всего 658 °C.
Алюминий образует различные сплавы с минералами.
Большинство соединений состоят из нескольких компонентов, что влияет на показатель затвердевания и плавления материала. Понятия температурных градиентов солидус и ликвидус определены для бесконечной длительности процессов равновесных переходов в жидкое и твердое состояние.
На практике учитываются поправки скорости нагревания и охлаждения составов.
Применение металла в промышленном производстве
В естественных условиях алюминий имеет свойство образовывать тонкую оксидную пленку, что предотвращает реакции с водой и азотной кислотой (без нагрева). При разрушении пленки в результате контакта со щелочами химический элемент выступает в качестве восстановителя.
С целью предотвращения образования оксидной пленки в сплав добавляют другие металлы (галлий, олово, индий). Металл практически не подвергается коррозионным процессам. Он является востребованным материалом в различных отраслях промышленности.
Алюминий и его сплавы очень востребованы в различных сферах жизни человека.
- Алюминий считается популярным материалом для изготовления посуды, основным сырьем для авиационной и космической отрасли промышленности. Отличная электропроводность металла позволяет использовать его при напылении проводников в микроэлектронике.
- Свойство алюминия и его сплавов при низких температурах приобретать хрупкость позволяет его использовать в криогенной технике. Отражательная способность и дешевизна, легкость вакуумного напыления делают алюминий незаменимым материалом для изготовления зеркал.
- Нанесение металла на поверхность деталей турбин, нефтяных платформ придают устойчивость к коррозии сплавам из стали. Для производства сероводорода применяется сульфид металла, а чистый алюминий используется в качестве восстановителя редких сплавов из оксидов.
- Химический элемент используют как компонент соединений, например, в алюминиевых бронзах, магниевых сплавах. Наряду с другими материалами его применяют для изготовления спиралей в электронагревательных приборах. Соединения металла широко применяются в стекловарении.
- В данное время чистый алюминий редко используется в качестве материала для ювелирной бижутерии, но набирает популярности его сплав с золотом, обладающий особым блеском и игрой. В Японии металл вместо серебра используется для изготовления украшений.
- В пищевой промышленности алюминий зарегистрирован в качестве добавки. Алюминиевые банки для пива стали популярной упаковкой для напитка с 60-х годов прошлого века. Технологическая линия предусматривает производство тары 0,33 и 0,5 л. Упаковка имеет одинаковый диаметр и отличается только высотой.
- Основным преимуществом упаковки перед стеклом является возможность вторичного использования материала.
- Банки для пива (газированных напитков) выдерживают давление до 6 атмосфер, имеют куполообразное, толстое дно и тонкие стенки. Особенности технологии изготовления путем вытяжки обеспечивают конструкционную прочность и надежные эксплуатационные свойства тары.
Какая температура плавления алюминия по Цельсию
Такой металл, как алюминий, очень распространен в мире. Немалое его количество содержится в организме человека, а уж в окружающем мире его еще больше. Среди материалов, из которых построены дома, а также в конструкции любого автомобиля есть некая доля алюминия.
Нередко из этого вещества изготавливаются детали мебели. И если вдруг что-то из этого сломается, то можно либо приобрести новый товар в соответствующем магазине, либо заняться самостоятельным ремонтом изделия. В последнем случае придется плавить металл в домашних условиях, а для этого уже нужно знать о некоторых свойствах этого металла.
Для изготовления какой-либо алюминиевой конструкции вовсе не обязательно подробно изучать все характеристики вещества, но на основные моменты следует обратить свое внимание, включая знание, при какой температуре плавится алюминий.
О температуре плавления
Необходимо помнить: алюминий очень легко поддается литью и начинает превращаться в жидкую субстанцию уже при температуре в 660 градусов. Для того чтобы понять, что этот показатель довольно низкий, достаточно сравнить его с температурами плавления других металлов, которые также нередко используются для изготовления тех или иных, нужных в обиходе предметов.
Например:
- сталь начинает плавиться лишь при температуре в 1300 градусов;
- чугун — при 1100 градусах.
Но все же, хоть температура плавления алюминия по Цельсию и не слишком высока по сравнению со многими другими металлами, достичь 600 градусов в домашних условиях с использованием обыкновенной газовой или электрической плиты довольно трудно.
Уменьшение температуры
Прежде чем подвергать металл плавлению, можно специальными методами уменьшить его температуру плавления, например, использовать в виде порошка. В этом случае он начнет плавиться чуть быстрее. Но при этом он становится опасным, так как взаимодействуя с атмосферным кислородом, может окислиться или воспламениться. А в результате окисления, как мы помним из школьного курса химии, образуется оксид алюминия; и температура, при которой начинает плавиться это вещество, уже превышает две тысячи градусов.
Вообще избежать образования оксида не получится, если заниматься плавлением алюминия, но уменьшить количество лишнего вещества вполне возможно. При плавлении алюминия нужно не допускать попадания в вещество воды. Ведь если это случится, то произойдет взрыв.
Перед началом процесса нужно убедиться в том, что сырье является абсолютно сухим. Чаще всего в качестве исходного материала применяется алюминиевая проволока. Предварительно ее нужно с помощью ножниц разделить на множество мелких по длине кусочков. А для того, чтобы уменьшить площадь контакта с содержащимся в атмосфере кислородом, эти кусочки прессуются пассатижами.
Не всегда есть необходимость создать алюминиевое изделие высокого качества, поэтому вовсе не обязательно всегда использовать порошок или мелко нарезанную и плотно сдавленную проволоку. Можно взять любой предмет, который уже был использован, например, банку, в которой хранились консервы. Но перед плавкой нужно лишить ее нижнего шва или обрезать профиль. Полученное сырье может быть окрашено или испачкано. Не нужно об этом беспокоиться. Все, что имеется лишнее на поверхности, быстро отходит в виде шлаков.
Процесс плавления в домашних условиях
Плавление — это довольно опасный процесс. Предварительно необходимо обязательно побеспокоиться о средствах защиты от различных ядовитых веществ, которые будут образовываться, а также подготовить литейную форму.
Средства защиты
- Не обойтись без специальных перчаток даже в том случае, если расплавить алюминий необходимо лишь единожды. Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.
- Следующая часть тела, которую также необходимо защитить от попадания горячего алюминия — глаза. При частой плавке не обойтись без специальной защитной маски, ну или хотя бы очков. Но лучше всего работать в костюме, который устойчив к воздействию высокой температуры в несколько сотен градусов.
- Если необходимо получить чистый алюминий, потребуется рафинирующий флюс. И тогда работать нужно в химическом респираторе.
Выбор формы для литья
Для того, чтобы отлить алюминий, необязательно запасаться литейной формой. Достаточно лишь приобрести лист из более тугоплавкого металла — из стали, вылить на него расплавленный алюминий и подождать, пока последний затвердеет. Но для получения какой-либо детали из алюминия обязательно придется приобретать форму для литья.
Ее можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для этой цели обычно используется скульптурный гипс. Он заливается в форму, затем какое-то время охлаждается. После этого в него вставляют модель и сверху кладут вторую емкость с гипсом. При этом важно не забыть проделать отверстие в гипсе с помощью какого-нибудь предмета цилиндрической формы. Через это отверстие и будет заливаться горячий алюминий.
При плавлении алюминия не обойтись без так называемого тигеля: то есть емкости из тугоплавкого металла. Она может быть выполнена из фарфора, кварца, стали, чугуна. Впрочем, изготавливать тигель самостоятельно вовсе не обязательно, ведь его можно просто купить в специальном магазине. Объем тигеля зависит от того, какое количество металла требуется получить.
Кратко о процессе
Плавка алюминия в домашних условиях — это не такой уж трудный процесс, которым он может показаться поначалу. Кусочки металла нагреваются до нужной температуры плавки алюминия в специальной емкости.
Некоторое время полученный расплав необходимо выдерживать в разогретом состоянии и периодически удалять с его поверхности образующийся шлак. После этого чистый жидкий металл наливается в специальную форму, в которой он некоторое время будет остывать.
Время, которое уйдет на плавку, зависит от самой печи, а точнее от той температуры, которую она может обеспечить. Если же вместо печи используется газовая горелка, то она должна нагревать металл сверху.
Температура кипения и плавления простых веществ (Таблица)
В таблице приводятся температуры кипения и плавления простых веществ (химических элементов). Цифры в скобках обозначают, что вещество при данной температуре и разлагается.
Сокращения: г.— газ; ж. — жидкость; тв. — твердое вещество: возг. — возгорается; ромб. — ромбическая.
Название элемента | Символ | Состояние | Температура плавления | Температура кипения, °С |
Азот | N | Г. | —209,86 | —195,8 |
Актиний | Ас | ТВ. | ~1040 | ~3300 |
Алюминий | Аl | ТВ. | 660,1 | ~2500 |
Америций | Ат | ТВ. | ~1200 | ~2600 |
Аргон | Аr | Г. | —189,2 | —185,7 |
Астат | At |
|
| 334 |
Барий | Ва | ТВ. | 710 | 1640 |
Бериллий | Be | ТВ. | 1285 | 2970 |
Бор | В | ТВ. | ~2075 | ~3800 |
Бром | Вr | Ж. | —7,3 | 58,8 |
Ванадий | V | ТВ. | 1900 | 3400 |
Висмут | Bi | ТВ. | 271,3 | ~1560 |
Водород | Н | Г. | —259,18 | —252,8 |
Вольфрам | W | ТВ. | 3380 | 5900 |
Гадолиний | Gd | ТВ. | 1312 | ~1500 |
Галлий | Ga | Ж. | 29,8 | ~2230 |
Гафний | Hf | ТВ. | ~2230 | ~5400 |
Гелий | Не | Г. | —272,2 | —268,9 |
Германий | Ge | ТВ. | 936 | 2700 |
Гольмий | Но | ТВ. | 1500 | ~2380 |
Диспрозий | Dy | ТВ. | 1380 | ~2330 |
Европий | Eu | ТВ. | ~900 | ~1430 |
Железо | Fe | ТВ. | ~1535 | ~3000 |
Золото | Au | ТВ. | 1063 | ~2847 |
Индий | In | ТВ. | ~155 | ~2000 |
Йод | J | ТВ. | 114 | 183 |
Иридий | Ir | ТВ. | 2450 | ~500 |
Иттербий | Yb | ТВ. | 824 | ~132 |
Иттрий | Y | ТВ. | ~1500 | 3020 |
Кадмий | Cd | ТВ. | 321,03 | 7670 |
Калий | К | ТВ. | 62,3 | ~7605 |
Кальций | Ca | ТВ. | 850 | 1482 |
Кислород | О | Г. | —218,4 | —182,97 |
Озон |
| Г. | —251 | —112 |
Кобальт | Со | ТВ. | ~1490 | ~2900 |
Кремний | Si | ТВ. | 1420 | ~2600 |
Криптон | Кr | Г. | —157 | —152,9 |
Ксенон | Хе | Г. | —112 | —108,1 |
Кюрий | Сm | ТВ. | … | … |
Лантан | La | ТВ. | 920 | ~3470 |
Литий | Li | ТВ. | 186 | ~(1370) |
Лютенций | Lu | ТВ. | 1675 | ~2680 |
Магний | Mg | ТВ. | 651 | ~1110 |
Марганец | Mn | ТВ. | 1260 | ~1900 |
Медь | Cu | ТВ. | 1083 | ~2300 |
Молибден | Mo | ТВ. | 2625 | ~3700 |
Мышьяк | As | ТВ. | 814 (36 бар) | 615, возг. |
Натрий | Na | ТВ. | 97,5 | ~880 |
Неодим | Nd | ТВ. | 1024 | 3210 |
Неон | Ne | Г. | —248,67 | —245.9 |
Нептуний | Np | ТВ. | 640 | … |
Никель | Ni | ТВ. | 1453 | 2900 |
Ниобий | Nb | ТВ. | (2500) | 3700 |
Олово | Sn | ТВ. | 231,91 | 2270 |
Осмий | Os | ТВ. | 2700 | >5300 |
Палладий | Pd | ТВ. | 1552 | >2500 |
Платина | Pt | ТВ. | 1773,5 | 4300 |
Плутоний | Pu | ТВ. | 673 | 3230 |
Полоний | Po | ТВ. | 254 | 952 |
Празеодим | Pr | ТВ. | 940 | 3017 |
Прометий | Pm | ТВ. | ~1000 | … |
Протактиний | Pa | ТВ. | ~1400 | ~4000 |
Радий | Ra | ТВ. | 960 | 1140 |
Радон | Rn | Г. | —71 | —61,8 |
Рений | Re | ТВ. | 3170 | >5440 |
Родий | Rh | ТВ. | 1966 | >3000 |
Ртуть | Hg | Ж. | —38,87 | 356,58 |
Рубидий | Rb | ТВ. | 38,5 | 700 |
Рутений | Ru | ТВ. | 1950 | (2700) |
Самарий | Sm | ТВ. | 1072 | 1670 |
Свинец | Pb | ТВ. | 327,3 | 1740 |
Селен | Se | ТВ. | 220 | 688 |
Сера (ромб.) | S | ТВ. | 112,8 | 444,60 |
Серебро | Ag | ТВ. | 960,8 | ~2160 |
Скандий | Sc | ТВ. | 1200 | 2400 |
Стронций | Sr | ТВ. | 725 | 1150 |
Сурьма | Sb | ТВ. | 630 | 1380 |
Таллий | TI | ТВ. | 302,5 | 1457 |
Тантал | Та | ТВ. | 3000 | (4100) |
Теллур | Те | ТВ. | 452 | 1390 |
Тербий | Tb | ТВ. | 1368 | 2480 |
Технеций | Тс | ТВ. | ~2300 | ~4700 |
Титан | Ti | ТВ. | ~1800 | >3000 |
Торий | Th | ТВ. | 1845 | >3000 |
Тулий | Tu | ТВ. | 1600 | 1720 |
Углерод алмаз | С | ТВ. | >3500 | 4200 |
Углерод графит | C | ТВ. | 3600 | ~4200 |
Уран | U | ТВ. | (1150) | ~3900 |
Фосфор белый | P | ТВ. | 44,1 | 280 |
фосфор красный | P | ТВ. | 590 (43 бар) | 423, возг. |
Франций | Fr | ТВ. | 17,5 | … |
Фтор | F | Г. | —223 | —187 |
Хлор | Cl | Г. | —102 | —34,1 |
Хром | Сг | ТВ. | 1615 | 2200 |
Цезий | Cs | ТВ. | 28,5 | 670 |
Церий | Се | ТВ. | 804 | ~3000 |
Цинк | Zn | ТВ. | 419,5 | 907 |
Цирконий | Zr | ТВ. | ~1900 | ~4000 |
Эрбий | Ег | ТВ. | 1525 | ~2500 |
Плотность, температура плавления и кипения простых веществ: таблицы для элементов
В таблице приводятся основные физические свойства простых веществ: плотность при температуре 20°С (в случае, если плотность измерена при другой температуре, последняя указана в скобках), температура плавления и температура кипения веществ в градусах Цельсия.
Указаны плотность и температуры плавления и кипения следующих простых веществ: азот N2, актиний Ac, алюминий Al, америций Am, аргон Ar, астат At, барий Ba, бериллий Be, бор B, бром Br, ванадий V, висмут Bi, водород H2, вольфрам W, гадолиний Gd, галлий Ga, гафний Hf, гелий He, германий Ge, гольмий Ho, диспрозий Dy, европий Eu, железо Fe, золото Au, индий In, йод (иод) J, иридий Ir, иттербий Yb, иттрий Y, кадмий Cd, калий K, кальций Ca, кислород O2, озон O3, кобальт Co, кремний Si, криптон Kr, ксенон Xe, кюрий Cm, лантан La, литий Li, лютеций Lu, магний Mg, марганец Mn, медь Cu, молибден Mo, мышьяк As, натрий Na, неодим Nd, неон Ne, нептуний Np, никель Ni, ниобий Nb, олово Sn, осмий Os, палладий Pd, платина Pt, плутоний Pu, полоний Po, празеодим Pr, прометий Pm, протактиний Pa, радий Ra, радон Rn, рений Re, родий Rh, ртуть Hg, рубидий Rb, рутений Ru, самарий Sm, свинец Pb, селен Se, сера S, серебро Ag, скандий Sc, стронций Sr, сурьма Sb, таллий Tl, тантал Ta, теллур Te, тербий Tb, технеций Tc, титан Ti, торий Th, тулий Tu, углерод C (алмаз, графит), уран U, фосфор P (белый, красный), франций Fr, фтор F, хлор Cl, хром Cr, цезий Cs, церий Ce, цинк Zn, цирконий Zr, эрбий Er.
Следует отметить, что плотность веществ в таблице выражена в размерности кг/м3. В таблице можно выделить вещества (химические элементы) с минимальной и максимальной плотностью. Наименьшей плотностью из химических элементов обладают газы — например, плотность водорода равна всего 0,08987 кг/м3 — это самый легкий газ на планете. Из тяжелых элементов высокой плотностью отличаются вольфрам, уран, нептуний, осмий и другие металлы.
Цифры в скобках означают, что вещество при данной температуре разлагается. Сокращения: г. — газ, ж. — жидкость, тв. — твердое вещество, возг. — возгоняется, ромб. — ромбическая структура.
По данным таблицы можно выделить вещества, обладающие минимальной и максимальной температурой плавления и кипения. Самую низкую температуру плавления имеет химический элемент гелий — его температура плавления равна минус 272,2 °С. Гелий также обладает и самой низкой температурой кипения.
Самую высокую температуру плавления среди простых веществ имеет такой химический элемент, как углерод в виде графита. Он начинает плавиться при температуре 3600°С. Другая модификация углерода — алмаз также относится к тугоплавким веществам с температурой плавления 3500°С.
Самую высокую температуру кипения имеет элемент кадмий, он кипит при температуре не ниже 7670°С, хотя начинает плавиться всего лишь при 321°С.
Атомная масса и плотность простых веществ
В таблице приведена атомная масса и плотность следующих химических элементов: азот ,актиний, алюминий, америций, аргон, астат, барий, бериллий, берклий, бор, бром, ванадий, висмут, водород, вольфрам, гадолиний, галлий, гафний, гелий, германий, гольмий, диспрозий, европий, железо, золото, индий, йод, иридий, иттербий, иттрий, кадмий, калий, калифорний, кальций, кислород, кобальт, кремний, криптон, ксенон, кюрий, лантан, литий, лютеций, магний, марганец, медь, менделевий, молибден, мышьяк, натрий, неодим, неон, нептуний, никель, ниобий, олово, осмий, палладий, платина, плутоний, полоний, празеодим, прометий, протактиний, радий, радон, рений, родий, ртуть, рубидий, рутений, самарий, свинец, селен, сера, серебро, скандий, стронций, сурьма, таллий, тантал, теллур, тербий, технеций, титан, торий, тулий, углерод (графит, алмаз), уран, фермий, фосфор, франций, фтор, хлор, хром, цезий, церий, цинк, цирконий, эйнштейний, эрбий.
Указанные значения плотности соответствуют плотности веществ при температуре 20°С и атмосферном давлении, за исключением тех случаев, когда в скобках указана другая температура.
Плотность элементов дана в размерности тонна на кубометр. Например, плотность жидкого азота при температуре -195,8°С равна 0,808 т/м3 или 808 кг/м3; плотность хлора в газообразном состоянии равна 3,214 кг/м3, жидкого — 1557 кг/м3. Значения плотности веществ приведены для их естественного молекулярного и агрегатного состояний при указанной температуре.
Источники:
1. Писаренко В.В. Справочник лаборанта-химика. Справ. пособие для проф.-техн. учебн. заведений. М., «Высшая школа», 1970. — 192 стр. с илл.
2. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
Температура плавления алюминия и его сплавов в домашних условиях
Данный элемент (Al) является самым распространенным среди всех металлов. Благодаря своим особым свойствам (небольшой вес, мягкость и ряд других), он нашел широкое применение не только в промышленности. С алюминием часто имеют дело и домашние умельцы, так как его обработка труда не представляет ввиду невысокой температуры плавления.
Иногда приходится расплавлять этот металл для заливки в определенные формы. Как это сделать, причем в бытовых условиях, без специального оборудования – этот вопрос интересует многих. Прежде всего, нужно отметить, что плавление можно осуществить двумя способами – поверхностным нагревом металла и «внутренним». Последний способ в домашних условиях вряд ли осуществим, так как предусматривает применение специального оборудования. Например, для нагрева индукционного. Следовательно, самостоятельно можно использовать только способ внешнего воздействия (теплового) на Al.
Мы не будем рассматривать все нюансы, так как точная температура плавления зависит от нескольких факторов – давления, химической чистоты материала и некоторых других. Поэтому приведем только усредненное значение – 660 ºС (по шкале Кельвина это 993,5 º).
А вот мнения о том, можно ли достигнуть такой температуры в домашних условиях, встречаются разные. Одни «самоделкины» утверждают, что сами плавили Al на обычном костре (даже указывают температуру в 560 ºС), другие над этим смеются и говорят, что придется применять мощные нагревательные приборы и при этом не смотреть на эл/счетчик, а то мол, «сердце прихватит» от того, как он «накручивает».
Правильность утверждений о том, что алюминий можно расплавить на открытом огне, можно проверить только на практике. Попробуйте, может, и получится.
Остается добавить, что не все изделия, которые мы считаем «алюминиевыми» (например, кастрюли), на самом деле являются таковыми. В чистом виде этот металл в производстве редко используется. Как правило, все разновидности подобной продукции сделаны из различных сплавов Al, которые в обиходе имеют общее название «дюраль». А она плавится и при меньших значениях температуры.
АТОМНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРИОДА 3 ЭЛЕМЕНТОВ Эта страница описывает и объясняет тенденции изменения атомных и физических свойств элементов периода 3 от натрия до аргона. Он охватывает энергию ионизации, атомный радиус, электроотрицательность, электропроводность, температуру плавления и температуру кипения. Эти темы освещены в различных местах на сайте, и эта страница просто объединяет все воедино — со ссылками на исходные страницы, если вам нужна дополнительная информация по конкретным вопросам. Атомарные свойства Электронные структуры В периоде 3 Периодической таблицы 3s и 3p-орбитали заполняются электронами. Напоминаем, что сокращенные версии электронных структур для восьми элементов:
В каждом случае [Ne] представляет полную электронную структуру атома неона. | |||||||||||||||||
Примечание: Если вас не устраивают электронные структуры, важно перейти по этой ссылке, прежде чем идти дальше. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу. | |||||||||||||||||
Энергия первой ионизации Первая энергия ионизации — это энергия, необходимая для удаления наиболее слабо удерживаемого электрона из одного моля газообразных атомов, чтобы произвести 1 моль газообразных ионов, каждый с зарядом 1+. Это энергия, необходимая для выполнения этого изменения на моль X. Схема энергий первой ионизации в периоде 3 Обратите внимание, что общая тенденция идет вверх, но она прерывается падениями между магнием и алюминием, а также между фосфором и серой. Объяснение паттерна Энергия первой ионизации регулируется:
| |||||||||||||||||
Примечание: Если вы не уверены в причинах любого из этих утверждений, вы должны пойти и прочитать страницу об энергиях ионизации, прежде чем идти дальше. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу. | |||||||||||||||||
Восходящий тренд В течение всего периода 3 внешние электроны находятся на трехуровневых орбиталях. Это все одинаковые расстояния от ядра, и они экранируются одними и теми же электронами на первом и втором уровнях. Основное различие заключается в увеличении количества протонов в ядре по мере перехода от натрия к аргону. Это вызывает большее притяжение между ядром и электронами и, таким образом, увеличивает энергию ионизации. Фактически, возрастающий заряд ядра также притягивает внешние электроны ближе к ядру. Это увеличивает энергию ионизации еще больше по мере прохождения периода. Падение на алюминий Можно ожидать, что содержание алюминия будет больше, чем содержание магния из-за дополнительных протонов.Смещает это тот факт, что внешний электрон алюминия находится на 3p-орбитали, а не на 3s. 3p-электрон немного дальше от ядра, чем 3s-электрон, и частично экранирован 3s-электронами, а также внутренними электронами. Оба эти фактора компенсируют влияние дополнительного протона. Падение серы По мере того, как вы переходите от фосфора к сере, должно быть что-то дополнительное, компенсирующее эффект дополнительного протона Экранирование идентично фосфору и сере (от внутренних электронов и, в некоторой степени, от 3s-электронов), и электрон удаляется с идентичной орбитали. Разница в том, что в случае серы удаляемый электрон является одним из пары 3p x 2 . Отталкивание между двумя электронами на одной орбитали означает, что электрон легче удалить, чем это могло бы быть в противном случае. Атомный радиус Тенденция На диаграмме показано, как изменяется атомный радиус по мере прохождения периода 3. Цифры, использованные для построения этой диаграммы, основаны на:
Было бы справедливо сравнить металлический и ковалентный радиусы, потому что они оба измеряются в условиях сильной связи. Однако было бы несправедливо сравнивать их с радиусом Ван-дер-Ваальса. Общая тенденция к уменьшению размера атомов в течение периода НЕ нарушается на аргоне. Вы не сравниваете подобное с подобным. Единственный безопасный способ сделать это — игнорировать аргон в последующем обсуждении. | |||||||||||||||||
Примечание: Если вы не уверены в том, как измеряются атомные радиусы, обязательно перейдите по этой ссылке, прежде чем идти дальше. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу. | |||||||||||||||||
Объяснение тенденции Металлический или ковалентный радиус будет мерой расстояния от ядра до пары электронов. Если вы не уверены в этом, вернитесь и перейдите по последней ссылке. От натрия до хлора, все связывающие электроны находятся на 3-м уровне, будучи экранированными электронами на первом и втором уровнях.Увеличение количества протонов в ядре по мере прохождения периода притягивает к нему связывающие электроны. Степень экранирования постоянна для всех этих элементов. | |||||||||||||||||
Примечание: Возможно, вы задаетесь вопросом, почему вы не получаете дополнительного экранирования от 3s-электронов в случае элементов от алюминия до хлора, где связь включает p-электроны. В каждом из этих случаев до того, как произойдет связывание, существующие s- и p-орбитали реорганизуются (гибридизуются) в новые орбитали с равной энергией.Когда эти атомы связаны, не содержит 3s-электронов как таковых. Если вы не знаете о гибридизации, просто проигнорируйте этот комментарий — он вам все равно не понадобится для целей UK уровня A. | |||||||||||||||||
Электроотрицательность Электроотрицательность — это мера тенденции атома притягивать связывающую пару электронов. Чаще всего используется шкала Полинга. Фтору (наиболее электроотрицательному элементу) присвоено значение 4.0, а значения варьируются до цезия и франция, которые являются наименее электроотрицательными при 0,7. Тенденция Тренд периода 3 выглядит следующим образом: Обратите внимание, что аргон не включен. Электроотрицательность — это тенденция атома притягивать , связывающую пару электронов. Поскольку аргон не образует ковалентных связей, вы, очевидно, не можете приписать ему электроотрицательность. Объяснение тенденции Этот тренд объясняется точно так же, как тренд атомных радиусов. По мере прохождения периода связывающие электроны всегда находятся на одном уровне — трехуровневом. Их всегда экранируют одни и те же внутренние электроны. Отличается только количество протонов в ядре. По мере того, как вы переходите от натрия к хлору, число протонов неуклонно увеличивается и, таким образом, более тесно притягивает связывающую пару. | |||||||||||||||||
Примечание: Если вы хотите более подробно обсудить электроотрицательность, перейдите по этой ссылке в раздел связывания на сайте. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу. | |||||||||||||||||
Физические свойства В этом разделе мы рассмотрим электрическую проводимость, а также температуры плавления и кипения элементов. Чтобы понять это, вы сначала должны понять структуру каждого из элементов. Конструкции элементов Структура элементов меняется в течение периода.Первые три — металлические, кремний — гигантский ковалентный, а остальные — простые молекулы. Три металлических конструкции Натрий, магний и алюминий имеют металлические структуры. У натрия только один электрон на атом участвует в металлической связи — единственный 3s-электрон. В магнии задействованы оба его внешних электрона, а в алюминии — все три. | |||||||||||||||||
Примечание: Если вы не уверены в металлическом соединении, вы должны перейти по этой ссылке, прежде чем продолжить.Посмотрите также на дальнейшую ссылку на структуры металлов, которые вы найдете внизу этой страницы. Используйте кнопку BACK (или меню GO или файл HISTORY) в вашем браузере, чтобы вернуться на эту страницу, когда вы будете готовы. | |||||||||||||||||
Еще одно отличие, о котором вам нужно знать, — это способ упаковки атомов в металлическом кристалле. Натрий 8-координатный — к каждому атому натрия прикасаются только 8 других атомов. И магний, и алюминий имеют 12-координату (хотя и немного по-разному).Это более эффективный способ упаковки атомов, приводящий к меньшему расходу места в металлических структурах и к более прочной связи в металле. | |||||||||||||||||
Примечание: Если этот разговор о координации ничего не значит для вас, вам нужно посмотреть страницу о металлических конструкциях, где это объясняется более подробно. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу. | |||||||||||||||||
Гигантская ковалентная структура Кремний имеет гигантскую ковалентную структуру, как и алмаз.Крошечная часть конструкции выглядит так: Структура удерживается прочными ковалентными связями во всех трех измерениях. Четыре простые молекулярные структуры Состав фосфора и серы зависит от типа фосфора или серы, о которых вы говорите. Что касается фосфора, я беру обычный белый фосфор. Что касается серы, я предполагаю одну из кристаллических форм — ромбическую или моноклинную серу. Атомы в каждой из этих молекул удерживаются вместе ковалентными связями (кроме, конечно, аргона). В жидком или твердом состоянии молекулы удерживаются близко друг к другу за счет дисперсионных сил Ван-дер-Ваальса. | |||||||||||||||||
Примечание: Вы найдете подробное описание дисперсионных сил Ван-дер-Ваальса, перейдя по этой ссылке. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу. | |||||||||||||||||
Электропроводность
Три металла, конечно же, проводят электричество, потому что делокализованные электроны («море электронов») могут свободно перемещаться по твердому или жидкому металлу. В случае кремния объяснение того, как полупроводники проводят электричество, выходит за рамки курсов химии уровня A. С алмазной структурой вы не могли ожидать, что она будет проводить электричество, но это так! Остальные не проводят электричество, потому что представляют собой простые молекулярные вещества. Свободных электронов нет. Температура плавления и кипения График показывает, как точки плавления и кипения элементов меняются по мере продвижения в течение периода.Цифры отображаются в градусах Кельвина, а не в ° C, чтобы избежать отрицательных значений. Лучше думать об этих изменениях в терминах типов структуры, о которых мы говорили далее на странице. Металлоконструкции Температуры плавления и кипения у трех металлов повышаются из-за увеличения прочности металлических связей. Число электронов, которые каждый атом может внести в делокализованное «море электронов», увеличивается.Атомы также становятся меньше и имеют больше протонов по мере перехода от натрия к магнию и алюминию. Аттракционы и, следовательно, точки плавления и кипения увеличиваются, потому что:
| |||||||||||||||||
Примечание: Точка кипения является лучшим показателем прочности металлических связей, чем точка плавления.Металлические связи все еще существуют в жидких металлах и не разрушаются полностью, пока металл не закипит. Я не знаю, почему происходит такое небольшое повышение температуры плавления при переходе от магния к алюминию. Температура кипения алюминия намного выше, чем у магния, как и следовало ожидать. Если вы встретите объяснение очень небольшого повышения температуры плавления от магния к алюминию с точки зрения прочности металлической связи, вам следует очень осторожно относиться к нему, если оно не объясняет, почему, несмотря на это, температура кипения алюминия намного выше, чем у магния. | |||||||||||||||||
Кремний Кремний имеет высокие температуры плавления и кипения, потому что это гигантская ковалентная структура. Вы должны разорвать прочные ковалентные связи, прежде чем он расплавится или закипит. Поскольку вы говорите о другом типе связи, нецелесообразно напрямую сравнивать точки плавления и кипения кремния и алюминия. Четыре молекулярных элемента Фосфор, сера, хлор и аргон — простые молекулярные вещества, между молекулами которых только ван-дер-ваальсовы притяжения.Их точки плавления или кипения будут ниже, чем у первых четырех членов периода, которые имеют гигантские структуры. Размеры точек плавления и кипения полностью определяются размерами молекул. Запомните строение молекул: фосфор Фосфор содержит молекулы P 4 . Чтобы расплавить фосфор, вам не нужно разрывать ковалентные связи — только гораздо более слабые силы Ван-дер-Ваальса между молекулами. сера Сера состоит из S 8 колец атомов. Молекулы больше, чем молекулы фосфора, и поэтому притяжение Ван-дер-Ваальса будет сильнее, что приведет к более высокой температуре плавления и кипения. Хлор Хлор, Cl 2 , представляет собой молекулу гораздо меньшего размера со сравнительно слабым ван-дер-ваальсовым притяжением, поэтому хлор будет иметь более низкие температуры плавления и кипения, чем сера или фосфор. Аргон Молекулы аргона — это просто отдельные атомы аргона, Ar. Возможности для притяжения Ван-дер-Ваальса между ними очень ограничены, поэтому точки плавления и кипения аргона снова ниже. | |||||||||||||||||
Примечание: На этой странице я описал отдельный атом аргона как молекулу. Это основано на старом определении этого слова. В настоящее время ИЮПАК утверждает, что молекула должна иметь более одного атома.Итак, в нынешнем определении я не должен использовать термин для обозначения аргона. Однако исключение частиц аргона из термина «молекула» просто добавляет ненужных сложностей к потоку этой страницы — например, это усложняет жизнь, если вы говорите о «молекулярных элементах» и межмолекулярных силах. Нелогично описывать аргон как обладающий межмолекулярными силами, если его основные частицы не являются молекулами. Итак, я буду продолжать использовать исходное определение, которое Британская энциклопедия определяет как «наименьшую идентифицируемую единицу, на которую можно разделить чистое вещество, при этом сохраняя состав и химические свойства этого вещества.« Тебе нужно об этом беспокоиться? Почти наверняка нет — мне удалось провести почти 50 лет в химическом образовании, даже не осознавая, что старое определение было изменено, пока кто-то недавно не указал мне на это. | |||||||||||||||||
В меню «Период 3». . . В меню «Неорганическая химия».. . В главное меню. . . © Джим Кларк 2005 (последнее изменение — май 2018 г.) | |||||||||||||||||
Изменяющиеся состояния твердых тел, жидкостей и газов
- Образование
- Наука
- Химия
- Изменяющиеся состояния твердых тел, жидкостей и газов
Когда вещество выходит из одного состояния — твердого, жидкость, или газ — в другое состояние вещества, процесс представляет собой изменение состояния . Во время этого процесса происходят довольно интересные вещи.
Точка плавления как химическая концепция
Если вы измерили температуру куска льда, вы можете обнаружить, что она составляет –5 ° C или около того.Если вы снимаете показания температуры при нагревании льда в кастрюле на плите, вы обнаружите, что температура льда начинает повышаться, поскольку тепло от плиты заставляет частицы льда вибрировать все быстрее и быстрее.
Через некоторое время некоторые частицы движутся так быстро, что вырываются из кристаллической решетки (которая удерживает твердое тело в твердом состоянии ), и решетка в конечном итоге распадается. Твердое тело начинает переходить из твердого состояния в жидкое — процесс, называемый плавлением .Температура, при которой происходит плавление, составляет точка плавления ( м.п. ) вещества. Температура плавления льда составляет 32 ° по Фаренгейту или 0 ° по Цельсию.
Если вы посмотрите на температуру таяния льда, то увидите, что температура остается постоянной на уровне 0 ° C, пока не растает весь лед. Во время изменений состояния ( изменения фаз ) температура остается постоянной, даже если жидкость содержит больше энергии, чем лед (поскольку частицы в жидкости движутся быстрее, чем частицы в твердых телах).
Температура кипения воды
Если вы нагреете кастрюлю с прохладной водой, температура воды повысится, и частицы будут двигаться все быстрее и быстрее, поглощая тепло. Температура повышается, пока вода не достигнет следующего изменения состояния — кипение . По мере того как частицы движутся все быстрее и быстрее, они начинают разрушать силы притяжения между собой и свободно перемещаться как пар — газ.
Процесс, посредством которого вещество переходит из жидкого состояния в газообразное, называется кипением .Температура, при которой жидкость начинает кипеть, называется точкой кипения ( bp ). Температура кипения зависит от атмосферного давления, но для воды на уровне моря это 212 ° F или 100 ° C. Температура кипящей воды будет оставаться постоянной до тех пор, пока вся вода не превратится в пар.
Вы можете резюмировать процесс превращения воды из твердого вещества в жидкость в газ следующим образом:
лед → вода → пар
Поскольку основная частица льда, воды и пара — это молекула воды, тот же процесс также может быть представлен как:
Здесь (s) обозначает твердое вещество, (l) обозначает жидкость, а (g) обозначает газ.В отличие от воды, большинство химических веществ не имеют разных названий для твердой, жидкой и газовой форм.
Температура замерзания вещества
Если вы охладите газообразное вещество, вы можете наблюдать за происходящими фазовыми изменениями. Фазовые изменения:
Частицы газа обладают большим количеством энергии, но по мере их охлаждения эта энергия уменьшается. У сил притяжения теперь есть шанс сблизить частицы, образуя жидкость. Этот процесс называется конденсацией.Теперь частицы находятся в сгустках, но по мере того, как при охлаждении удаляется больше энергии, частицы начинают выравниваться, и образуется твердое тело. Это известно как замораживание . Температура, при которой это происходит, называется точкой замерзания ( fp ) вещества.
Вы можете представить состояние воды, изменяющее состояние от газа до твердого тела, следующим образом:
Сублимация
Большинство веществ проходят логическую последовательность от твердого тела к жидкости и газу при нагревании или, наоборот, при охлаждении.Но некоторые вещества переходят прямо из твердого в газообразное состояние, никогда не становясь жидкостью. Ученые называют этот процесс сублимацией. Сухой лед — твердый диоксид углерода — классический пример сублимации. Вы можете видеть, как частицы сухого льда становятся меньше по мере того, как твердое вещество начинает превращаться в газ, но во время этого фазового перехода жидкость не образуется.
Процесс сублимации представлен как:
Помимо сухого льда, нафталиновые шарики и некоторые твердые освежители воздуха также проходят процесс сублимации.Обратной стороной сублимации является осаждение — переход непосредственно из газообразного состояния в твердое состояние.
.