इसमें क्या होता है, इसकी गणना और उदाहरण के लिए फ्रीजिंग प्वाइंट

हिमांक वह तापमान जिस पर कोई पदार्थ तरल-ठोस संक्रमण संतुलन से गुजरता है। पदार्थ के बारे में बात करते समय, यह एक मिश्रित, शुद्ध तत्व या मिश्रण हो सकता है। सैद्धांतिक रूप से, सभी पदार्थ जम जाते हैं क्योंकि तापमान शून्य से कम हो जाता है (0K).

हालांकि, तरल पदार्थों के ठंड का निरीक्षण करने के लिए अत्यधिक तापमान आवश्यक नहीं है। हिमखंड पानी के जमे हुए पिंडों के सबसे स्पष्ट उदाहरणों में से एक हैं। इसके अलावा, घटना को वास्तविक समय में तरल नाइट्रोजन स्नान द्वारा, या एक साधारण फ्रीजर का उपयोग करके किया जा सकता है.

ठंड और जमने के बीच अंतर क्या है? यह पहली प्रक्रिया तरल की शुद्धता पर तापमान पर अत्यधिक निर्भर है, और एक थर्मोडायनामिक संतुलन है; जबकि दूसरा, पदार्थ के रासायनिक संरचना में परिवर्तन से संबंधित है जो पूरी तरह से तरल (एक पेस्ट) होने के बिना भी जम जाता है.

इसलिए, एक फ्रीज एक जमना है; लेकिन विपरीत हमेशा सच नहीं होता है। इसके अलावा, शब्द जमना को छोड़ने के लिए, समान पदार्थ के ठोस के साथ संतुलन में एक तरल चरण होना चाहिए; हिमशैल इसके अनुपालन करते हैं: वे तरल पानी पर तैरते हैं.

इस प्रकार, एक तरल के ठंड का सामना करना पड़ रहा है जब तापमान में गिरावट के परिणामस्वरूप एक ठोस चरण बनता है। दबाव इस भौतिक संपत्ति को भी प्रभावित करता है, हालांकि इसके प्रभाव कम वाष्प दबाव वाले तरल पदार्थों में कम होते हैं.

सूची

• 1 हिमांक क्या है??
  • 1.1 बर्फ़ीली बनाम घुलनशीलता
• २ इसकी गणना कैसे करें?
  • 2.1 तापमान ड्रॉप समीकरण
• 3 उदाहरण
  • 3.1 पानी
  • 3.2 शराब
  • ३.३ दूध
  • ३.४ बुध
  • 3.5 गैसोलीन
• 4 संदर्भ

हिमांक क्या है??

जैसे ही तापमान गिरता है, अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा कम हो जाती है, और इसलिए, वे थोड़ा धीमा हो जाते हैं। जब वे तरल में धीमी गति से चलते हैं, तो एक बिंदु आता है जहां वे अणु की एक व्यवस्थित व्यवस्था बनाने के लिए पर्याप्त बातचीत करते हैं; यह पहला ठोस है, जिसमें से बड़े क्रिस्टल विकसित होंगे.

यदि यह पहला ठोस "लहराता" बहुत अधिक है, तो तापमान को कम करना आवश्यक होगा जब तक कि इसके अणु पर्याप्त रूप से शांत न हों। जिस तापमान पर यह हासिल किया जाता है वह हिमांक से मेल खाता है; वहां से, तरल-ठोस संतुलन स्थापित किया जाता है.

पिछला परिदृश्य शुद्ध पदार्थों के लिए होता है; लेकिन अगर वे नहीं हैं तो क्या होगा?

उस मामले में, पहले ठोस के अणुओं को विदेशी अणुओं को शामिल करने का प्रबंधन करना चाहिए। नतीजतन, एक अशुद्ध ठोस (या ठोस समाधान) बनता है, जिसे इसके गठन के लिए ठंड बिंदु की तुलना में कम तापमान की आवश्यकता होती है.

हम बात कर रहे हैं बर्फ़ीली बिंदु ड्रॉप. जब तक अधिक विदेशी अणु हैं, या अधिक सही ढंग से बोलना, अशुद्धियां हैं, तरल तेजी से कम तापमान पर जम जाएगा.

बर्फ़ीली बनाम घुलनशीलता

दो यौगिकों, A और B के मिश्रण को देखते हुए, जब तापमान गिरता है, A जम जाता है, जबकि B तरल रहता है.

परिदृश्य वही है जो अभी समझाया गया था। A का एक भाग अभी तक नहीं जम पाया है, और इसलिए B में विघटित हो गया है। क्या विलेयता संतुलन की अधिक चर्चा की गई है??

दोनों विवरण मान्य हैं: तापमान के गिरने पर एक अवक्षेप या बी से दूर जमा हो जाता है। सभी ए तब अवक्षेपित हो जाएंगे जब बी में इसे भंग करने के लिए कुछ भी नहीं बचा है; जो यह कह रहा है कि A पूरी तरह से जमे हुए है.

हालांकि, ठंड के दृष्टिकोण से घटना का इलाज करना अधिक सुविधाजनक है। इस प्रकार, A पहले जम जाता है क्योंकि इसमें कम हिमांक होता है, जबकि B को ठंडे तापमान की आवश्यकता होगी.

हालांकि, वास्तव में "ए की बर्फ" में एक ठोस होता है जिसमें बी की तुलना में ए की समृद्ध रचना होती है; लेकिन बी वहाँ भी है। ऐसा इसलिए है क्योंकि A + B एक सजातीय मिश्रण है, और इसलिए, उस समरूपता का हिस्सा जमे हुए ठोस में स्थानांतरित हो जाता है.

इसकी गणना कैसे करें?

आप किसी पदार्थ के हिमांक की भविष्यवाणी या गणना कैसे कर सकते हैं? भौतिक रासायनिक गणनाएं हैं जो अन्य दबावों के तहत उक्त बिंदु का एक अनुमानित मूल्य प्राप्त करने की अनुमति देती हैं (अलग-अलग 1atm, परिवेश दबाव).

हालांकि, ये फ्यूजन एन्टहैपी (f) में प्रवाहित होते हैं_FUS); चूंकि, संलयन हिमांक के विपरीत दिशा में प्रक्रिया है.

इसके अलावा, किसी पदार्थ या मिश्रण के पिघलने बिंदु को उसके हिमांक से निर्धारित करना प्रयोगात्मक रूप से आसान है; हालांकि वे एक ही लग सकते हैं, वे कुछ अंतर दिखाते हैं.

जैसा कि पिछले खंड में बताया गया है: अशुद्धियों की एकाग्रता जितनी अधिक होगी, हिमांक में गिरावट उतनी ही अधिक होगी। इसे निम्नलिखित तरीके से भी कहा जा सकता है: मिश्रण में ठोस का दाढ़ अंश X जितना छोटा होगा, यह कम तापमान पर जम जाएगा.

तापमान ड्रॉप समीकरण

निम्नलिखित समीकरण व्यक्त करता है और कहा गया है कि सभी को सारांशित करता है:

LnX = - (()_FUS/ आर) (१ / टी - १ / टी)) (१)

जहाँ R एक आदर्श गैस स्थिरांक है, जिसका लगभग सार्वभौमिक उपयोग है। T सामान्य हिमांक बिंदु है (परिवेश दबाव पर), और T वह तापमान है जिस पर ठोस दाढ़ अंश X पर जम जाएगा.

इस समीकरण से, और सरलीकरण की एक श्रृंखला के बाद, हमें निम्नलिखित, बेहतर ज्ञात मिलते हैं:

KTc = K_एफमी (2)

जहां m विलेय या अशुद्धता की molality है, और K_एफ विलायक या तरल घटक का क्रायोस्कोपिक स्थिरांक है.

उदाहरण

नीचे कुछ पदार्थों के जमने का संक्षिप्त विवरण दिया गया है.

पानी

पानी 0ºC के आसपास जमा होता है। हालाँकि, यह मान घट सकता है यदि इसमें इसमें विलेय विलेय है; कहने के लिए, नमक या चीनी.

विलेय विलेय की मात्रा के आधार पर, इसमें अलग-अलग m-molalities होते हैं; और जब m बढ़ता है, तो X कम हो जाता है, जिसका मान समीकरण (1) में प्रतिस्थापित किया जा सकता है और इस प्रकार T स्पष्ट हो सकता है.

उदाहरण के लिए, यदि आप एक गिलास पानी एक फ्रीजर में रखते हैं, और दूसरा मीठा पानी (या किसी भी पानी पर आधारित पेय) के साथ, तो पानी का गिलास पहले जम जाएगा। इसका कारण यह है कि उनके क्रिस्टल ग्लूकोज अणुओं, आयनों या अन्य प्रजातियों की गड़बड़ी के बिना तेजी से बनते हैं.

ऐसा ही होता अगर फ्रीजर में एक गिलास समुद्री पानी डाला जाता। अब, मीठे पानी के साथ ग्लास की तुलना में समुद्र के पानी के साथ ग्लास पहले जम सकता है या नहीं; अंतर विलेय की मात्रा पर निर्भर करेगा और इसकी रासायनिक प्रकृति नहीं.

यह इस कारण से है कि Tc (ठंड तापमान) में कमी एक गुणकारी गुण है.

शराब

तरल पानी की तुलना में शराब ठंडे तापमान पर जम जाती है। उदाहरण के लिए, इथेनॉल -114 डिग्री सेल्सियस के आसपास जम जाता है। यदि इसे पानी और अन्य अवयवों के साथ मिलाया जाता है, तो हिमांक में वृद्धि होगी.

क्यों? क्योंकि पानी, तरल पदार्थ और अल्कोहल के साथ गलत, अधिक तापमान पर जमा देता है (0 )C).

पानी के साथ चश्मे के साथ रेफ्रिजरेटर पर लौटना, अगर इस बार आप एक मादक पेय के साथ प्रवेश करते हैं, तो यह फ्रीज करने के लिए अंतिम होगा। एथिल ग्रेड जितना अधिक होता है, फ्रीजर को पेय को फ्रीज करने के लिए इसे और ठंडा करना चाहिए। यह इस कारण से है कि टकीला जैसे पेय को जमना मुश्किल है.

दूध

दूध एक पानी पर आधारित पदार्थ है, जिसमें अन्य लेपोप्रोटीन के अलावा, वसा को लैक्टोज और कैल्शियम फॉस्फेट के साथ फैलाया जाता है।.

पानी में अधिक घुलनशील वे घटक हैं जो यह निर्धारित करते हैं कि रचना के साथ इसका हिमांक कितना भिन्न होगा.

औसतन, दूध -0.54 ,C के आसपास के तापमान पर जमे हुए होता है, लेकिन पानी के प्रतिशत के आधार पर -0.50 और -0.56 के बीच होता है। तो, आप जान सकते हैं कि क्या दूध में मिलावट हुई है। और जैसा कि आप देख सकते हैं, एक गिलास दूध पानी के गिलास के साथ लगभग बराबर जम जाएगा.

सभी दूध समान तापमान पर नहीं जमते हैं, क्योंकि इसकी संरचना इसके पशु स्रोत पर भी निर्भर करती है.

पारा

पारा एकमात्र ऐसी धातु है जो कमरे के तापमान पर तरल रूप में होती है। इसे जमने के लिए, तापमान को -38.83 ;C तक कम करना आवश्यक है; और इस बार आप इसे एक गिलास में डालने और एक फ्रीज़र में डालने के विचार से बचेंगे, क्योंकि इससे भयानक दुर्घटनाएँ हो सकती हैं.

ध्यान दें कि शराब से पहले पारा जम जाता है। यह इस तथ्य के कारण हो सकता है कि पारा क्रिस्टल कम कंपन करता है क्योंकि इसमें धातु के बांडों से जुड़े परमाणु होते हैं; इथेनॉल में रहते हुए, वे सीएच अणु होते हैं₃सीएच₂ओह अपेक्षाकृत हल्का है जिसे धीरे-धीरे समायोजित किया जाना चाहिए.

पेट्रोल

सभी ठंड बिंदु उदाहरणों में, गैसोलीन सबसे जटिल है। दूध की तरह, यह एक मिश्रण है; लेकिन इसका आधार पानी नहीं है, बल्कि कई हाइड्रोकार्बन का एक समूह है, प्रत्येक की अपनी संरचनात्मक विशेषताएं हैं। कुछ छोटे अणु, और अन्य बड़े.

कम वाष्प दबाव वाले हाइड्रोकार्बन पहले जम जाएंगे; जबकि अन्य तरल रहेगा, भले ही गैसोलीन का एक गिलास तरल नाइट्रोजन से घिरा हो। यह "गैसोलीन बर्फ" को ठीक से नहीं बनाएगा, लेकिन पीले-हरे टन के साथ एक जेल.

गैसोलीन को पूरी तरह से जमने के लिए, तापमान को -200 ,C तक ठंडा करना आवश्यक हो सकता है। इस तापमान पर यह संभावना है कि गैसोलीन बनेगा, क्योंकि मिश्रण के सभी घटक जमे हुए होंगे; यही है, अब एक ठोस के साथ संतुलन में एक तरल चरण नहीं होगा.

संदर्भ

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