химический каталог




ПЛАВЛЕНИЕ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ПЛАВЛЕНИЕ, переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое при нагревании; фазовый переход первого рода, происходящий с поглощением теплоты. Главными характеристиками такого перехода чистых веществ являются температура и энтальпия плавления. Если состав плавящегося вещества не изменяется, плавление называют конгруэнтным, если изменяется - инконгруэнтным.

Плавлению предшествуют интенсивное разупорядочивание кристаллов вещества (так называемой предплавление) и проявление жидких микроучастков на поверхности кристаллов и вблизи межкристаллитных границ. По мере нагревания микроучастки укрупняются и сливаются, формируя жидкую фазу, а кристаллы рассыпаются на фрагменты и уменьшаются в размерах до полного исчезновения. Теплота, подводимая к веществу при плавлении, расходуется в основные на разрыв межатомных связей, а не на его нагревание. Поэтому чистые крупнокристаллические вещества в течение плавления не изменяют свою температуру (рис. 1).

Изменение температуры при нагревании чистого вещества и твердого раствора в течении времени при постоянной интенсивности подвода теплоты.

Изменение температуры при нагревании чистого вещества и твердого раствора в течении времени при постоянной интенсивности подвода теплоты

Для таких веществ температура плавления служит идентифицирующей характеристикой и критерием их чистоты. Плавление веществ со сходной кристаллической структурой описывается эмпирическая формулой Линдемана:

формула Линдемана

где Тпл- температура плавления; А - постоянная для группы веществ; M и V- молекулярная масса и объем веществ; q-температура Дебая.

Температура плавления большинства чистых веществ (за исключением так называемой аномальных - Bi, Ga, Sb, льда и др.) возрастает с увеличением давления. Для давлений, меньших 105 Па, зависимость Тпл от давления p приближенно выражается эмпирическая формулой Симона:

формула Симона

где а и с - постоянные для данного вещества (см. таблицу); p0 и T0 - координаты тройной точки (см. Диаграмма состояния).
 

Параметры давления некоторых веществ

Вещество
 
Тпл, К
 
а, ГПа
 
с
 
Kr
 
115,78
 
0,2376
 
1,617
 
Xe
 
161,36
 
0,2610
 
1,589
 
In
 
429,93
 
3,58
 
2,30
 
Sn
 
505,05
 
5,70
 
3,40
 
NaCl
 
1074,15
 
1,67
 
2,70
 
Fe
 
1808
 
107,00
 
1,76
 
Rh
 
2236
 
50,00
 
1,30
 
 

При p > 105 Па функция Тпл (р)может иметь максимумы (рисунок 2).

Зависимость температуры плавления щелочных металлов от давления

Зависимость температуры плавления щелочных металлов от давления

Разница между температурами плавления полиморфных модификаций одного и того же вещества достигает 270 К (например, две кубических модификации KCl), а кристаллов с различные изотопным составом - 5 К (например, водород и дейтерий). Крупные кристаллы чистого вещества плавятся при более высокой температуре, чем мелкие. При размерах кристаллов d > 10 нм температура их плавления определяется по формуле:

температура плавления кристаллов

где s-удельная поверхностная энергия кристаллов; -молекулярная энтальпия плавления.

Переход мелкокристаллических полидисперсных веществ в жидкое состояние происходит не при постоянной температуре, а в интервале температур (до несколько градусов): начинается при температуре плавления самых мелких, а завершается при температуре плавления наиболее крупных кристаллов. Твердые растворы также плавятся в температурном интервале, который может достигать десятков градусов и в соответствии с диаграммой состояния зависит от состава этих растворов.

Удельная энтальпия плавления большинства веществ находится в пределах 10-300 кДж/кг и значительно уступает энтальпии парообразования. Возрастание при плавлении энтропии составляет 3-60 Дж/(моль•К); для большинства простых веществ не превышает 6-11 Дж/(моль•К). Связь между изменениями энтальпии, энтропии и объема веществ при плавлении и Тпл описывается Клапейрона-Клаузиуса уравнением.

Неорганическое простые вещества плавятся (рисунок 3) при температурах от 2,0 К (4He) до 3653 К (вольфрам).

Температура плавления простых веществ при давлении 101325Па

Температура плавления простых веществ при давлении 101325Па

N - порядковый номер химического элемента

Среди соединений наиболее Тпл имеют HfN (3603 К), ZrC (3803 К), TaC (4258 К) и HfC (4163 К). Температура плавления металлов коррелирует с их способностью расширяться при нагревании (рис. 4).

Соотношение между температурой плавления и коэффициентом линейного теплового расширения металлов

Соотношение между температурой плавления и коэффициентом линейного теплового расширения металлов

Органические вещества плавятся при 80-550 К. Энтальпия плавления гомологов увеличивается с ростом молекулярной массы до предела, специфичного для каждого гомологического ряда. Вещества, молекулы которых имеют сильно удлиненную форму, плавятся с переходом в жидкокристаллическое состояние. Кристаллическая полимеры плавятся в интервале температур, который определяется MMP и размерами кристаллитов полимеров.

Наряду с изменениями других физических свойств, при плавлении увеличивается также удельная объем веществ (кроме аномальных), но резко снижается сопротивление сдвигу.

Плавление играет важную роль в природе (таяние льда и снега на поверхности Земли, плавление минералов с образованием магмы в ее недрах и т. д.), в науке и технике для литья, пайки, получения чистых веществ (зонная плавка, плавление с фракционной кристаллизацией и др.).
 

Литература: Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей. Собр. избр. трудов, т. 3, M.-Л., 1959; Термические константы веществ. Справочник, под ред. В. ПЛАВЛЕНИЕ Глушко, в. 1-10, M., 1965-82; Уббелоде А., Плавление и кристаллическая структура, пер. с англ., M., 1969; Физический энциклопедический словарь, M., 1984, с. 535-36. И. В. Мелихов.

Полезная информация: С наступлением холодов, многие жители нашей страны, начинают задумываться о приобретении обогревательного оборудования. Одним из самых доступных и популярных в народе нагревательных приборов является электроконвектор (конвекторный обогреватель). Устройство электрического конвектора предельно просто - нагревательный элемент, конвекционная камера и температурный датчик. Конвекторы электрические бывают настенные и напольные. На сегодняшний день, одним из самых популярных брендов настенных электроконвертеров являются конвекторы Neoclima обладающие доступной ценой при высоком качестве изготовления.


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
стул омега 1 складной купить
световые буквы цена в москве
контакт металлическая мебель
qfm81

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.07.2017)