Solidificare
Acesta definește solidificarea (sau înghețarea) faza de tranziție determinată de trecerea unei substanțe din starea solidă de stare lichidă . [1] IUPAC adoptă oficial termenul englezesc de „solidificare” și pentru a indica tranziția stării dintre faza gazoasă și solidă [2] (care este denumită în mod obișnuit „desublimare” sau „sublimare inversă”, fiind procesul invers de sublimare , sau îngheț ), în timp ce termenul "îngheț" este aplicabil numai tranziției de stare între faza lichidă și faza solidă. [3]
Descriere
În general, solidificarea are loc atunci când temperatura scade sub o temperatură caracteristică, care variază de la substanță la substanță, temperatura de topire menționată, deoarece coincide cu temperatura la apariția fenomenului invers al solidificării sau topirii . În unele circumstanțe, este posibil să se răcească un lichid la o temperatură mai scăzută, fără a provoca solidificarea: acest fenomen este cunoscut sub numele de " supercooling ".
Solidificarea poate fi obținută și prin variația presiunii sau pentru o combinație a variației presiunii cu răcirea. [3]
În cazul în care procesul de solidificare duce la formarea unei structuri cristaline , se vorbește în special despre cristalizare .
În general, totuși, solidificarea poate duce la formarea unui solid amorf (dacă rata de răcire este mare), a unui solid cristalin (dacă rata de răcire este scăzută) [1] sau a unui solid având diferite zone de cristalinitate (ultimul caz este comună la polimeri ).
Solidificarea apei
În natură, cantități mari de apă solidă găsite în ghețari . Apa se poate solidifica și în timpul precipitațiilor , sub formă de zăpadă sau grindină .
Apa solidificată este întotdeauna formată la nivel microscopic de gheață , care este un solid cristalin, care poate apărea în 15 forme alotrope diferite, inclusiv gheața I h , care are structură cristalină hexagonală , și gheața I c , care prezintă cubice structură cristalină .
Punctul de solidificare a apei pure la o presiune de 1 atmosferă este egal cu 0 ° C , dar această temperatură este de obicei ușor mai mică din cauza sărurilor dizolvate în mod natural în apă (se vorbește în acest sens despre scăderea crioscopică ). În plus, apa se poate solidifica la temperaturi mai scăzute decât punctul de topire pentru procesul cunoscut sub numele de supraîncălzire .
Gheaţă
Un microscop optic cu cristal de zăpadă
Salut microscopul
Solidificarea metalelor
La presiunea atmosferică , metalele și aliajele acestora au în general temperaturi de topire foarte ridicate: de exemplu, temperatura de topire a aurului este de 1064 ° C , în timp ce temperatura de topire a oțelului este în jur de 1370 ÷ 1530 ° C; o excepție este reprezentată de mercur , care are o temperatură de topire următoare la -39 ° C.
Din acest motiv, aproape toate metalele se găsesc în natură în stare solidă, prin care procesul de solidificare a metalelor are loc în general în industria metalurgică , în care metalele sunt mai întâi solidificate sub formă de lingouri sau produse semifabricate .
Solidificarea lavei
Materialele mobilizate în timpul activității eruptive se pot răci într-un timp scurt sau foarte lung; pentru materialele care sunt erupte pe fundul oceanului există condiții de rapiditate mai mare. Trecem apoi de la câteva minute de erupții subacvatice la luni, poate ani, de batoliti.
Indiferent de timpul necesar, magma în creștere se răcește treptat. Mai întâi solidifică mineralele la o temperatură mai mare de cristalizare; părțile solide, mai grele, se scufundă în magmă, în timp ce substanțele volatile, lumina, se acumulează în partea superioară a camerei magmei până când presiunea atinge valori de natură să provoace erupția. Modalitățile erupției depind de viscozitatea diferită a magmei și de abundența vaporilor de apă.
Petrograful american Bowen, studiind fenomenul răcirii în laborator, observă două serii de reacții posibile, independente una de alta, cu excepția temperaturilor scăzute.
În prima serie, numită discontinuă, se formează minerale bogate în fier și magneziu (olivine, piroxeni, amfiboli etc.) și fiecare etapă a seriei este distinctă de cealaltă; în seria continuă (cea a plagioclaselor), se observă o tranziție treptată de la minerale mai bogate în calciu la minerale mai bogate în sodiu și potasiu, cu formarea tuturor amestecurilor intermediare.
Mineralele care se solidifică mai întâi și formează cristale bine formate și mari se numesc idiomorfe, cele care cristalizează ultimul ocupă interstițiile disponibile și au dimensiuni mici și forme neregulate.
Emisia de gaze și vapori este decisivă pentru cristalizarea mineralelor cu topire scăzută, cum ar fi sulful. În aceste cazuri mineralele se formează prin sublimare, adică prin trecerea directă de la starea gazoasă la starea solidă.
Mai importante sunt procesele asociate solidificării magmei. În ansamblu, magma poate fi considerată o topire naturală, de origine profundă, alcătuită din materiale lichide, solide și gazoase, în starea de soluție vâscoasă și în principal compoziție de silicat.
Pe măsură ce se ridică la suprafață, întâlnește diferite condiții chimico-fizice care determină trecerea componentelor de la lichid la starea solidă; acest pasaj are loc la momente și temperaturi diferite. Magma schimbă compoziția și este în cele din urmă mai bogată în componente gazoase care pot cristaliza prin sublimare.
Notă
- ^ A b Rolla , p. 99 .
- ^(RO) IUPAC Gold Book, "solidificare"
- ^ A b(EN) IUPAC Gold Book, "congelare"
Bibliografie
- Luigi Rolla, Chimie și mineralogie. Pentru licee , ediția a 29-a, Dante Alighieri, 1987.
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikționarul conține intrarea în dicționar „ solidificare ” -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre solidificare
linkuri externe
- (EN) Solidification on Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Studiul topirii și solidificării unei substanțe , pe itchiavari.org.
| Controlul autorității | Thesaurus BNCF 12266 · LCCN (RO) sh85124645 · BNF (FR) cb119829532 (Data) · NDL (RO, JA) 00562688 |
|---|
