منو
 کاربر Online
1124 کاربر online

تغییر فیزیکی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی فیزیک
(cached)



فرایندهایی که در آنها ، تنها حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد و ماده ای به ماده دیگر تبدیل نمی‌شود، تغییر فیزیکی نامیده می‌شود.


تصویر
فرایند تبخیر ، نوعی از تغییر فیزیکی

دید کلی

بطور کلی ، تغییراتی که در هر واکنش بر روی مواد واکنش‌دهنده صورت می‌گیرد، به دو نوع تغییر فیزیکی و تغییر شیمیایی تقسیم بندی می‌شوند. در تغییر شیمیایی ، ساختار ذره های تشکیل‌دهنده ماده دچار تغییر می‌شود و ماده ای به ماده دیگر تبدیل می‌شود، مانند فرایند سوختن ، زنگ زدن و فاسد شدن و... . ولی در تغییر فیزیکی تغییری در آرایش الکترونی اتم‌ها در مولکولها صورت نمی‌گیرد. یعنی ماهیت شیمیایی ماده تغییر نمی‌یابد و فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد.

بنابراین در تعادل‌های فازی ، تغییر حالت فیزیکی را خواهیم داشت. بنابراین تغییر کلیه حالات ماده نظیر ذوب ، انجماد ، تبخیر ، میعان ، تصعید ، تقطیر و... و نیز انحلال نمک‌ها، بازها و مواد آلی نظیر قند و الکل در آب ، پدیده‌های فیزیکی محسوب می‌گردند.

مفهوم فاز

یک فاز ، بخشی از ماده است که تمام آن ، از نظر ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی یکسان باشد. در شرایط معینی از فشار و دما بسیاری از مواد خالص می‌توانند بصورت گاز ، مایع یا جامد باشند. بعنوان نمونه ، آب با توجه به فشار و دما می‌تواند بصورت بخار ، مایع یا جامد باشد. به هر کدام از این شکل‌های فیزیکی ، یک فاز می‌گویند.

وقتی که تغییر فازی انجام می‌شود، ماهیت شیمیایی ماده تغییر نمی‌کند، بنابراین تغییر فاز ، یک تغییر فیزیکی است. برای مثال ، ذوب یخ یک تغییر فیزیکی است که در آن فاز جامد به فاز مایع تبدیل می‌شود و بطور کلی ، هر کدام از تبدیل‌های جامد به مایع ، مایع به بخار ، بخار به جامد ، مایع به جامد و جامد به بخار یک تغییر فاز بشمار می‌آیند. فرایندهایی که در آنها ، تغییر فیزیکی صورت می‌گیرد، در زیر آمده است.

ذوب

فرایندی که در آن فاز جامد به فاز مایع تبدیل می‌شود، ذوب نامیده می‌شود و نقطه ذوب یک محلول ، دمایی است که در آن ، مایع و جامد در فشار کل 1atm، در حال تعادلند. در نقطه ذوب ، دمای سیستم مایع - جامد ثابت می‌ماند تا اینکه تمام فاز جامد به فاز مایع تبدیل شود. در حالت جامد ، نیروهای جاذبه بین مولکولی ، مولکولها را در مواضع مشخص از شبکه بلورین ثابت نگه می‌دارد و با افزایش دما ، انرژی جنبشی مولکولها افزایش می‌یابد و این افزایش حرکت مولکولی برخلاف نیروی جاذبه عمل کرده و باعث می‌شود ساختار بلورین از بین برود و مایع جاری شود.

بهمین جهت ، مایعات شکل مشخصی ندارند، ولی دارای حجم معینی هستند. برای مثال آب شدن یخ در اثر جذب گرما ، نمونه‌ای از فرایند ذوب می‌باشد.

انجماد

فرایندی که درآن ، تبدیل فاز مایع به جامد صورت می‌گیرد، انجماد نامیده می شود و نقطه انجماد یک محلول ، دمایی است که در آن ، مایع و جامد در فشار 1atm، در حال تعادلند. در نقطه انجماد ، دمای سیستم مایع - جامد ثابت می‌ماند تا اینکه تمام مایع منجمد شود.

با سرد شدن مایع ، حرکت مولکولهای آن ، بیش از پیش کند می‌شود و سرانجام ، در دمای انجماد ، انرژی جنبشی تعدادی از مولکولها به اندازه ای کم می‌شود که جاذبه‌های بین مولکولی می‌توانند آنها را در ساختار بلورین نگه دارند. در این حال انجماد آغاز می شود و مولکولها بتدریج در مواضع طرح بلورین قرار می‌گیرند تا این که تمام مایع به جامد تبدیل شود. برای مثال ، انجماد آب در اثر سرما.

تبخیر

فرایندی که در آن ، تبدیل فاز مایع به بخار صورت می‌گیرد، تبخیر نامیده می‌شود. تبخیر یک مایع ، شامل جدا شدن مولکولها از سطح مایع و پراکنده شده آنها در فضای بالای مایع است. با افزایش دما ، فشار بخار مایع افزایش می‌یابد و موقعی که فشار درون مایع با فشار خارجی برابر می‌شود (در دمای جوش) ، عمل تبخیر در تمام مایع روی داده و بخار در محیط پخش می‌گردد. مانند تبخیر آب یا هر مایع دیگر در اثر جذب گرما.

تصعید

فرایندی که در آن ، جامد بدون عبور از حالت مایع مستقیما به بخار تبدیل می‌گردد، تصعید نامیده می‌شود. این فرایند ، برگشت پذیر است. برای مثال ، اگر یخ خشک (دی‌اکسید کربن جامد) را تحت فشار 1atm ، گرم کنیم، در دمای 78,5- درجه سانتی‌گراد ، مستقیما به گاز تبدیل می‌شود. آنتالپی مولی تصعید ، مقدار گرمایی است که بایستی به یک مول از ماده جامد داده شود تا مستقیما به گاز تبدیل گردد.

میعان

فرایندی که در آن ، فاز بخار به فاز مایع تبدیل شود، میعان نامیده می شود. در این فرایند ، با کاهش دما انرزی جنبشی مولکولهای بخار کاهش یافته و نیروی جاذبه بین مولکولها افزایش می‌یابد و در نتیجه ، در دمای خاصی مولکولهای بخار به مایع تبدیل می‌شود. در واقع ، وقتی یک مول بخار بر اثر تراکم به مایع تبدیل می‌شود، انرژی آزاد می‌شود. این تغییر آنتالپی را آنتالپی میعان مولی می‌نامیم.

آنتالپی میعان مولی ، از نظر عددی برابر با گرمای تبخیر مولی در همان دما است، با این تفاوت که این کمیت دارای علامت منفی است. نمونه‌ای از فرایند میعان ، سرد کردن بخار آب و تبدیل آن به مایع می‌باشد.

تصویر
فرایند تصعید

تقطیر

اجزای سازنده محلولی از یک ماده حل شده غیر فرار را می‌توان با تقطیر ساده از هم جدا کرد. برای این کار ، محلول را می‌جوشانیم تا حلال فرار ، تبخیر و از ماده حل‌شده جدا شود. با سرد کردن بخار ، حلال مایع جمع آوری می‌شود و ماده حل شده غیر فرار بصورت باقیمانده تقطیر باقی می‌ماند و اجزای سازنده محلول ، حاوی چند جزء فرار را می‌توان با فرایند تقطیر جزء به جزء با استفاده از اختلاف دمای جوش از هم جدا کرد، مانند تقطیر جزء به جزء نفت خام.

تبلور

تبلور معمولا در موقع تبدیل یک حالت فیزیکی به حالت فیزیکی دیگر صورت می‌گیرد. این تبدیل به سه صورت زیر انجام می‌شود:


  • تبلور در هنگام تبدیل حالت مایع به جامد: این نوع تبلور به دو صورت زیر انجام می‌گیرد:

    • انجماد مواد مذاب: در اثر سرد کردن ماده مذاب ، اتمها یا مولکولها با هر موقعیتی که دارند، متراکم و بی‌حرکت می‌شوند و ماده منجمد می‌شود. در این صورت ، جسمی جامد بدون داشتن نظم ذره‌ای تشکیل می‌شود. ولی اگر سرد شدن به آرامی و کندی انجام گیرد، اتمها و مولکولها با توجه به نیروی جاذبه و اطاعت از شبکه تبلور کنار هم چیده شده و بلور منتظمی را تشکیل می‌دهند.

    • تبلور مواد محلول: در این نوع تبلور ، باید محلول به حالت فراسیر شده باشد. در چنین محلولهایی ، بلورها تشکیل و ته‌نشین می‌شوند. رشد بلورها از طریق اتصال منظم یونها ، اتمها و یا مولکولهای معلق در محلول به نطفه های بلور صورت می‌گیرد.

  • تبلور در هنگام تبدیل حالت بخار به جامد (سوبلیماسیون): در این حالت تبلور بلورها مستقیما از تبدیل بخار به جامد حاصل می‌شوند. مثال بسیار روشن ، تشکیل قشرهای بلور یخ ناشی از انجماد مستقیم بخار آب اطاقها بر روی شیشه پنجره‌ها در سرمای زمستان می‌باشد.

  • تبلور مواد جامد: تشکیل بلورهای دانه درشت از بلورهای کوچکتر که تحت تاثیر فشار و حرارت و در مدت زمان طولانی صورت می‌گیرد، مانند تشکیل بلورهای دانه درشت کلسیت از بلورهای ریز کربنات کلسیم.

انحلال

پدیده انحلال نیز یک پدیده فیزیکی می‌باشد و بطور کلی ، حل شدن یک ماده حل شونده در یک حلال ، شامل مراحل زیر می‌باشد:


  • جدا شدن ذرات تشکیل دهنده ماده حل شونده از یکدیگر.
  • جدا شدن مولکولهای حلال از یکدیگر و پخش شدن ذرات ماده حل شونده در بین مولکولهای حلال.
  • بوجود آمدن نیروی جاذبه بین ذرات جسم حل‌شونده و مولکولهای حلال.

در مرحله اول و دوم‌ ، برای غلبه بر نیروهای جاذبه بین مولکولی مواد حل‌شونده و حلال ، باید انرژی جذب شود و در مرحله سوم با بوجود آمدن نیروهای جاذبه بین ذرات حل‌شونده و حلال ، انرژی آزاد می‌شود. بدین ترتیب اگر انرژی جذب شده بیشتر از انرژی آزاد شده باشد فرایند حل شدن ، گرماگیر است و برعکس اگر انرژی جذب شده کمتر از انرژی آزاد شده باشد، فرایند انحلال ، گرماده است. برای مثال ، حل شدن اسید سولفوریک و هیدروکسید سدیم در آب ، گرماده و حل شدن اوره در کلرید آمونیوم در آب ، گرماگیر می‌باشد.

مثالهایی برای تغییر فیزیکی

  • مغناطیسی شدن آهن در مجاورت آهن ربا یک پدیده فیزیکی است. زیرا اولا اثری بر خواص شیمیایی آهن ندارد و ثانیا با دور کردن آهن ربا و یا با استفاده از روش‌های فیزیکی می‌توان این خاصیت را از بین برد.

  • اغلب فرایندهای انحلال از فسیل ، حل شدن قند یا نمک در آب ، حل شدن بنزن در تولوئن و حل شدن ید در تتراکلریدکربن.

  • ملغمه شدن فلزات (آلیاژ فلزات).

  • تصعید نفتالین در دمای اتاق.

  • مخلوط کردن گرد کات کبود آبی رنگ و پودر زرد رنگ گوگرد و تولید گرد سبز رنگ نیز صرفا یک پدیده فیزیکی است و تغییر رنگ آن ناشی از انجام یک پدیده شیمیایی نیست.

  • آسیاب کردن مواد نیز یک پدیده فیزیکی می‌باشد. زیرا هیچگونه تغییری در ساختار مواد صورت نمی‌گیرد.

مباحث مرتبط با عنوان


تعداد بازدید ها: 75625


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..