المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
السيادة القمية Apical Dominance في البطاطس
2024-11-28
مناخ المرتفعات Height Climate
2024-11-28
التربة المناسبة لزراعة البطاطس Solanum tuberosum
2024-11-28
مدى الرؤية Visibility
2024-11-28
Stratification
2024-11-28
استخدامات الطاقة الشمسية Uses of Solar Radiation
2024-11-28


Melting and Freezing  
  
818   03:24 مساءً   date: 30-4-2020
Author : LibreTexts Project
Book or Source : ................
Page and Part : .................


Read More
Date: 30-4-2020 701
Date: 13-1-2020 699
Date: 6-5-2020 642

Melting and Freezing

When we heat a crystalline solid, we increase the average energy of its atoms, molecules, or ions and the solid gets hotter. At some point, the added energy becomes large enough to partially overcome the forces holding the molecules or ions of the solid in their fixed positions, and the solid begins the process of transitioning to the liquid state, or melting. At this point, the temperature of the solid stops rising, despite the continual input of heat, and it remains constant until all of the solid is melted. Only after all of the solid has melted will continued heating increase the temperature of the liquid (Figure 1.1 .

This figure shows four photos each labeled, “a,” “b,” “c,” and, “d.” Each photo shows a beaker with ice and a digital thermometer. The first photo shows ice cubes in the beaker, and the thermometer reads negative 12.0 degrees C. The second photo shows slightly melted ice, and the thermometer reads 0.0 degrees C. The third photo shows more water than ice in the beaker. The thermometer reads 0.0 degrees C. The fourth photo shows the ice completely melted, and the thermometer reads 22.2 degrees C.

Figure 1.1 : (a) This beaker of ice has a temperature of −12.0 °C. (b) After 10 minutes the ice has absorbed enough heat from the air to warm to 0 °C. A small amount has melted. (c) Thirty minutes later, the ice has absorbed more heat, but its temperature is still 0 °C. The ice melts without changing its temperature. (d) Only after all the ice has melted does the heat absorbed cause the temperature to increase to 22.2 °C. (credit: modification of work by Mark Ott).

If we stop heating during melting and place the mixture of solid and liquid in a perfectly insulated container so no heat can enter or escape, the solid and liquid phases remain in equilibrium. This is almost the situation with a mixture of ice and water in a very good thermos bottle; almost no heat gets in or out, and the mixture of solid ice and liquid water remains for hours. In a mixture of solid and liquid at equilibrium, the reciprocal process of melting and freezing occur at equal rates, and the quantities of solid and liquid therefore remain constant. The temperature at which the solid and liquid phases of a given substance are in equilibrium is called the melting point of the solid or the freezing point of the liquid. Use of one term or the other is normally dictated by the direction of the phase transition being considered, for example, solid to liquid (melting) or liquid to solid (freezing).

The enthalpy of fusion and the melting point of a crystalline solid depend on the strength of the attractive forces between the units present in the crystal. Molecules with weak attractive forces form crystals with low melting points. Crystals consisting of particles with stronger attractive forces melt at higher temperatures.

The amount of heat required to change one mole of a substance from the solid state to the liquid state is the enthalpy of fusion, ΔHfus of the substance. The enthalpy of fusion of ice is 6.0 kJ/mol at 0 °C. Fusion (melting) is an endothermic process:

H2O(s)H2O(l)ΔHfus=6.01kJ/mol

The reciprocal process, freezing, is an exothermic process whose enthalpy change is −6.0 kJ/mol at 0 °C:

H2O(l)H2O(s)ΔHfrz=ΔHfus=6.01kJ/mol

Selected molar enthalpies of fusion are tabulated in Table 1.1

. Solids like ice which have strong intermolecular forces have much higher values than those like CH4 with weak ones. Note that the enthalpies of fusion and vaporization change with temperature.

Table 1.1: Molar Enthalpies of Fusion and Vaporization of Selected Substances.

Substance Formula ΔH(fusion)
/ kJ mol1
Melting Point / K ΔH(vaporization) / kJ mol-1 Boiling Point / K (ΔHv/Tb)
/ JK-1 mol-1
Neon Ne 0.33 24 1.80 27 67
Oxygen O2 0.44 54 6.82 90.2 76
Methane CH4 0.94 90.7 8.18 112 73
Ethane C2H6 2.85 90.0 14.72 184 80
Chlorine Cl2 6.40 172.2 20.41 239 85
Carbon tetrachloride CCl4 2.67 250.0 30.00 350 86
Water* H2O 6.00678 at 0°C, 101kPa
6.354 at 81.6 °C, 2.50 MPa
273.1 40.657 at 100 °C,
45.051 at 0 °C,
46.567 at -33 °C
373.1 109
n-Nonane C9H20 19.3 353 40.5 491 82
Mercury Hg 2.30 234 58.6 630 91
Sodium Na 2.60 371 98 1158 85
Aluminum Al 10.9 933 284 2600 109
Lead Pb 4.77 601 178 2022 88



هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .