Spørgsmål:
Hvad er forskellen mellem smeltning og opløsning?
Juha
2012-05-09 14:48:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hvad er forskellen mellem smeltning og opløsning? Jeg ser på nogle generelle funktioner.

Svaret skal kunne tilpasses smeltning / opløsning af isterning (vand) i en klasse ren alkohol (ethanol) lige under (eller ved isens smeltepunkt eller lignende fænomener).

Jeg antager nu, at isen opløses og smelter på samme tid.

Med andre ord, hvilken reaktionsenergi er højere i følgende reaktioner:

$$ \ begin {align} \ ce {H_2O (s) & \ til H_2O (l) \\ H_2O (s) + n EtOH (l) & \ til H_2O \ centerdot (EtOH) _ {n}} \ end { align} $$

Eller er der stoffer, der frigiver mere energi ved opløsning, end der forbruges ved smeltning?

Hej Juha! [Melting] (http://en.wikipedia.org/wiki/Melting) og [opløsning] (http://en.wikipedia.org/wiki/Dissolution_ (kemi)) er to meget forskellige fysisk-kemiske processer: for en ting smeltning er en ligevægt mellem komponenter og fast bestanddel og den flydende fase af den samme komponent, mens opløsning involverer et fast stof og et opløsningsmiddel, som er forskellige kemiske forbindelser. Som det i øjeblikket er, er jeg bange for, at dit spørgsmål er for bredt ... Kunne du læse lidt om både smeltning og opløsning og redigere det til noget mere specifikt?
Is smelter, og salt opløses i vand. Is er lavet af $ H_2 O $, som er det samme som vand.
Hvad jeg faktisk undrede mig over, er der et stof, der findes i to forskellige faser, og den første opløses til den anden? eller er dette altid en faseovergang (f.eks. smeltning)? Med andre ord er den eneste forskel mellem smeltning og opløsning at stofferne er forskellige.
Et spørgsmål mere: Kan alkohol opløse is?
Jeg vil også gerne stille to ja / nej-spørgsmål: Er smeltning altid endoterm? Er desolution altid eksoterm? Har du (mod) eksempler?
@Juha angående smeltning er endoterm, [Wikipedia] (http://da.wikipedia.org/wiki/Enthalpy_of_fusion) siger ”Fusions entalpi er næsten altid en positiv mængde; helium er den eneste kendte undtagelse. [1] Helium-3 har en negativ fusionsenthalpi ved temperaturer under 0,3 K. Helium-4 har også en meget let fusionsenthalpi under 0,8 K. Dette betyder, at ved passende konstante tryk fryser disse stoffer med tilsætning af varme. ” Jeg kendte ikke denne undtagelse, og tvivler på, at de fleste kemikere ville. Kort sagt, for en kemiker: smeltning er endoterm.
Et spørgsmål til @F'x. Defineres smeltning kun som anvendelse på rene stoffer? Er det ikke korrekt at sige, at legeringer ... faste blandinger ... smelter? Eller misforstår jeg dine vilkår? (Og hvordan sletter jeg den anden kommentar?)
Fire svar:
#1
+7
Janice DelMar
2012-05-13 10:03:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Juha inviterede mig til at skrive et resumé (se kommentar til mit tidligere svar) af forskellene mellem smeltning og opløsning. Jeg vil prøve at skitsere dette omtrent i samme rækkefølge som hans. Jeg giver dette som et nyt svar, da mit sidste svar var ret længe, ​​som det var.

Forskelle :

  • Smeltning og opløsning er helt forskellige processer på molekylært / atomniveau, der ikke kunne forveksles med hinanden, hvis man kunne observere, hvad der skete på den skala.
  • Hvis du køler væsken, der opstod fra at smelte det faste stof, til en temperatur under det smeltepunkt, ville du se hele prøven størkne. Hvis du afkøler opløsningen (opløst fast stof + opløst stof) til under smeltepunktet for det faste stof (opløst stof) i den, vil du ikke se nogen ændring. (Medmindre du havde en mættet eller næsten mættet opløsning.)
  • Smeltning kræver kun et enkelt stof og energiindgang, mens opløsningen kræver et opløsningsmiddel og et opløst stof, der er kompatibelt ("lignende kræfter"). (Dette er faktisk en ret stor forskel og kan potentielt påvirke alle de fysiske og kemiske egenskaber.) Opløsning af et fast stof kan enten være endo- eller exotermisk.
  • "Faseændring" (ordlyd fra den foregående resumé) I begge tilfælde ender du med en væske. Smeltning forårsagede en faseændring (stoffets sammensætning ændrede sig ikke), mens opløsning af et fast stof i en væske ikke betragtes som en faseændring, da der opstod en ændring i sammensætningen.

Ligheder :

  • I hvert tilfælde afbrydes kræfter mellem partiklerne, der udgør det faste stof, og det tager energi. (Uanset om det er kemiske bindinger eller intermolekylære kræfter afhænger af processen og af det faste stof og af dine definitioner. ( Se dette spørgsmål.) Men smeltning (sjælden undtagelse bemærket i tidligere kommentarer. ) er endoterm og opløsning kan enten være endo- eller exotermisk.
  • I begge tilfælde ender du med en væske. Makroskopisk, hvis du gik ind i et rum og så væsken på bordet, ville det være svært at sige, om denne væske kom fra et fast stof, der var smeltet, eller et fast stof, der var opløst i et opløst stof og lavet en løsning. Men det ville være meget let at bestemme, hvilken du eksperimentelt havde på et ”dusin” forskellige måder.
  • Både smeltning og opløsning kræver interaktion mellem grupper af atomer, molekyler eller ioner.

Der er sandsynligvis flere forskelle, der kunne gives (hvordan man håndterer termodynamiske beregninger, systemets kompleksitet osv.) og muligvis flere ligheder, men det er nok for mig om dette emne.

Smeltning sker også kun på et eutektisk punkt - det defineres ved transformation af en væske til et fast stof. Ikke-eutektoid smeltning vil også blive betragtet som en opløsningsproces.
#2
+5
Janice DelMar
2012-05-11 02:00:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nogle yderligere oplysninger, der er relevante for dette spørgsmål.

Jeg vil bruge "kræfter" og "partikler" i denne forklaring til at generalisere det. Partikler kan være ioner (ioniske forbindelser, der holdes sammen af ​​stærke elektrostatiske kræfter), metalatomer (holdes sammen af ​​elektrostatiske kræfter fra tiltrækning af metalatomkernerne til "elektronhavet") eller molekyler (for kovalente forbindelser, der holdes sammen i det faste eller væske ved intermolekylære kræfter: London-spredningskræfter, dipol-dipolattraktioner og hydrogenbinding. Bemærk: vi taler ikke om de intramolekylære kovalente bindinger i denne forklaring.) Så faststoffer og væsker holdes sammen i den form af kræfter mellem partiklerne .

Årsagen til, at smeltning altid er endoterm (bortset fra undtagelserne fra F'x ... som jeg heller ikke vidste om) er, at når du smelter et stof, skal du bryde op noget af kræfterne, der holder partiklerne sammen i det faste stof, så de kan bevæge sig forbi hinanden og danne en væske. Dette tager energi, "fusionsvarmen" (normalt givet pr. Molbasis) nævnt ovenfor. Jo stærkere kræfterne er, jo mere energi tager det at smelte stoffet. Så længe du smelter et stof og holder temperaturen ved smeltepunktet (dvs. ikke tilføjer nok energi til at hæve temperaturen), vil du have en ligevægt mellem det faste stof og væsken.

Jeg tror, ​​der er en vis forvirring i de termer, du bruger. Desolvation betyder fjernelse af opløsningsmidlet fra en opløsningsmiddel-opløsningsmiddelblanding. (Dette kan for eksempel ske i krystallisering.) Solvation (som jeg tror du spørger om) er interaktionen mellem opløsningsmiddelpartikler og opløste partikler. Opløsning eller opløsning er den proces, hvor et fast stof, en væske eller en gas danner en opløsning med et opløsningsmiddel.

Så som svaret af Ashu, opløsning og vær enten eksoterm eller endoterm, som han har bemærket ovenfor. Dette er sandt, for for at opløse et stof i et opløst stof kræver det energi at bryde opløsningsmiddel-opløsningsmiddel-interaktionerne, det tager energi at bryde op på opløsningsmiddel-opløste interaktioner, og du får energi tilbage fra nye opløsningsmidler-opløste interaktioner. Hvis du har stærkere attraktioner mellem opløsningsmidlet og det opløste stof, end du oprindeligt havde, frigiver processen energi og er eksoterm. De samme begreber kan anvendes til blanding af to væsker ... som der normalt henvises til ved at sige, at de er "blandbare" i stedet for at tale om, at den ene opløses i den anden. Ethanol og vand er blandbare i alle forhold.

Kan alkohol opløse is ("ved eller lige under isens smeltepunkt" som formuleret i dit originale spørgsmål)? Der er et par måder at besvare dette på. Hvis du lægger is i ethanol ved 0 grader (dets smeltepunkt), smelter den, fordi isens smeltepunkt i en blanding af vand og ethanol er lavere end smeltepunktet for rent vand. Smeltepunktet afhænger af andelen af ​​vand og ethanol. (Det vil sige, da nogle smeltede, kunne det ikke genfryse, som du ville forvente at ske i en ligevægtsblanding, så det ville fortsætte med at smelte.) Se kolligativ egenskaber for mere information.

Du har givet to ligninger, H2O (s) → H2O (l) H2O (s) + nEtOH (l) → H2O⋅EtOHn I begge tilfælde vil du har brug for at give fusionsvarmen for at smelte isen. Så det spørgsmål, du stillede, handler virkelig om vandets opløsning i ethanol. Når du blander vand og ethanol, føles kolben varmere, så dette er en eksoterm proces; du får mere energi tilbage, end du lægger i det på grund af gode interaktioner (hydrogenbinding) mellem vand og ethanolpartikler. Denne opløsningsenergi ville give noget af den nødvendige energi til at smelte isen.

For det bredere spørgsmål "kan der ske noget ved en given temperatur", spørger du generelt, om det sker spontant. For at besvare dette skal du beregne Gibbs Free Energy. Dette ville tage ikke kun højde for de ovennævnte energihensyn, men også overvejelser om entropi (som ville have betydning her). Hvis Gibbs Free Energy-værdien er negativ, er processen eller reaktionen spontan ved den angivne temperatur. Så svaret på hvilket ville være den foretrukne proces ville også afhænge af entropi-overvejelser.

Hvis jeg laver et resumé: I begge tilfælde er der en energibarriere, som du skal bryde. Ved smeltning kendes kun en eksoterm reaktion. For mig ser processerne meget ens ud. Hvis du har to eksoterme reaktioner, ** en ** hvor et fast materiale X smelter i en væske Y i en blanding af væsker X og Y og et ** sekund ** hvor fast materiale X opløses i væske Y og danner en opløsning af X og Y. Hvordan kan du fortælle, at det smeltede eller opløste? Er det bare, at reaktionskomponenterne er forskellige (blanding af væsker versus opløsning)?
@Juha: www.thefreedictionary.com/dissolvedis·solve (d -z lv). v. løst, løsnet, løst. v.tr. 1. For at få den til at gå i opløsning: opløs salt i vand. 2. At reducere (fast stof) til flydende form; smelte.
@Juha..Så, måske er forskellen, om der er et opløsningsmiddel til stede med lidt "er du over det faste smeltepunkt" kastet i. Sukker opløses i vand ved stuetemperatur, selvom du holder denne temperatur konstant .. . det smelter ikke. Så hvis jeg forstår dig, spurgte din anden ligning, om is (fast vand) ville opløses i ethanol (smp. -114) ved noget som -50 grader C?
Læs din kommentar mere omhyggeligt: ​​Hvis du var tæt på det faste smeltepunkt og de to væsker blandet, ville det være vanskeligt (umuligt?) At fortælle det og kunne være en blanding af begge dele. (Hvis væskerne var ublandbare, kunne du se det faste stof smelte som et separat lag.) Hvis du var ved en temperatur, der var meget lavere end det faste smeltepunkt, og det gik i opløsning, blev det opløst.
Så kan jeg sige, at smeltning og opløsning er så ens i nogle tilfælde, at de ikke kan adskilles fra hinanden? Og hvis du vil demonstrere dette, hvilke materialer vil du bruge og hvorfor? (Jeg kan spørge dette i en anden tråd, hvis dette bliver for bredt til dette)
Kan du tilføje en slags resumé til begyndelsen af ​​dit svar? Se mit svar nedenfor, hvad jeg mener. Jeg vil virkelig ikke acceptere mit eget svar.
@Juha Smeltning og opløsning giver i nogle tilfælde et lignende makroskopisk resultat (hvis de to væsker er blandbare), men på et mikroskopisk niveau er de ret forskellige (som F'x bemærkede i sin oprindelige kommentar til dig). Jeg tror ikke, at de fleste kemikere (tænker på et mikroskopisk niveau) er enige i, at de er "så ens, at de ikke kan adskilles fra hinanden". Det ville være let at se, selvom to væsker så ens ud, om du havde en blanding (opløst materiale) eller et enkelt stof, der smeltede, og denne forskel ville påvirke alle deres kemiske og fysiske egenskaber.
@Juha Jeg arbejder på at opsummere mit svar i aften. I din kommentar ovenfor spørger du "hvis du vil demonstrere dette, hvilke materialer vil du bruge og hvorfor?" Kan du være lidt mere specifik om hvad du tænker der? Et system hvor din kan fortælle forskellen og et system hvor du ikke kan fortælle forskellen? Et system, hvor du ved det helt sikkert? Jeg vil inkorporere det svar i resuméet.
#3
+2
Ashu
2012-05-10 19:23:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Er opløsning altid eksoterm?

Nej, det er ikke altid eksotermt. For eksempel er opløsning af $ \ ce {NaOH} $ en eksoterm reaktion, mens opløsning af $ \ ce {NH4NO3} $ er en endoterm reaktion (Dette er fra min personlige erfaring)

Smelter altid endotermisk?

Ja, det er det altid (undtagen undtagelsen F'x gav). Dette skyldes, at kroppen, der skal smeltes, under smeltning optager "latent fusionsvarme" fra omgivelserne og derved sænker temperaturen. Den latente fusionsvarme er nødvendig for at bryde de intermolekylære tiltrækningskræfter, der definerer et fast stof. At bryde sådanne bindinger kræver energi, hvorfor reaktionen er endoterm.

Kan alkohol opløse is?

Lavere alkoholer som methanol og ethanol kan muligvis opløse is. De kan effektivt danne hydrogenbindinger med vand, men højere alkoholer er muligvis ikke i stand til det.

#4
+2
Juha
2012-05-13 00:32:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

For at opsummere forskellene og lighederne er her en liste (jeg opdaterer listen, hvis der kommer nye kommentarer):

forskelle

  • smeltning er (næsten) altid eksoterm, opløsning kan være endo-orexoterm
  • smeltning er inden for et stof, opløsning er mellem opløst og opløsningsmiddel, der er forskellige stoffer
  • smeltning er et kollektivt fænomen der kræver $ N_a $ partikler, opløsningen kan ske et atom ad gangen

lignelser◄

  • I begge tilfælde er bindinger brudt ved at krydse en energibarriere
  • fase af stofændringer
  • Du kan skabe en situation, hvor det er svært at sige, om stoffet smelter eller opløses.


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...