Questa è una buona domanda. Sfortunatamente, ci sono diversi criteri con cui i prodotti chimici identificano se un processo di fusione o meno. Uno di questi è il cosiddetto criterio Lindemann che dice:
“I cristalli sono considerati fusi, quando l’ampiezza della vibrazione diventa metà della separazione interatomica nella rete cristallina.” Cosa significa? Normalmente, a temperature superiori a 0 ° K, gli atomi hanno energia cinetica. In effetti, la temperatura di essa è una misura dell’energia cinetica degli atomi che lo costituisce. L’energia cinetica di un atomo è correlata alla temperatura come:
$$ \ Text {Kinetic Energy} = \ frac {3} {2} k \ testo {t} $$
dove $ k $ è a Chiamata costante di Boltzmann, con un valore di $ 1,38 × 10 ^ {- 23} \ testo {j / mol} $. Gli atomi in un solido sono caratterizzati dal suo fisso mi riferisco alle posizioni. Solo vibrare entro un certo limite intorno a loro. Dal momento che hanno l’energia cinetica (e la velocità), tendono a partire nella loro posizione attuale, ma le forze repulsive degli altri atomi spingono alla loro posizione originale. In questo modo, potresti prendere in considerazione la possibilità di collegamenti atomici come “Little Springs”.
nella misura in cui l’atomo scorre dal media della posizione della chiamata all’ampiezza delle vibrazioni. Mentre aumentiamo la temperatura, gli atomi avranno più velocità, e, di conseguenza, possono spostarsi ancora di più dalla posizione centrale. Lindemann definisce la temperatura di fusione della temperatura in cui l’ampiezza viene convertita in metà dello spazio tra due atomi di cristallo adiacenti.
Tuttavia, un altro dei criteri per definire il punto di fusione è quello che nasce dai criteri che dice:
“I cristalli sono considerati di sciogliersi, quando il modulo di taglio si avvicina a zero”
Potresti chiederti, cos’è questo modulo di taglio? È infatti, una misura della quantità di tensione tangenziale di un oggetto solido che può gestire e tensione tangenziale causata da esso. Le forze tangenziali su un oggetto sono le forze che agiscono in parallelo alla superficie dell’oggetto, da qui il nome. Guarda la foto qui sotto mostrando una forza tangenziale applicata in un oggetto originariamente cuboidale:
Tangianal (o tagliare) lo stress è definito come:
$$ \ Sigma _ shear} = \ frac {f_ {shear}} {a} $$
dove $ f_ {shear} $ è la tangenziale (shear) della forza e $ A $ denota l’area di la superficie in questione.
tenendo conto dell’immagine sopra, la cesoiatura del ceppo potrebbe essere definita come: $$ \ epsilon {shear} = \ frac {\ delta x} {h} $$
Non c’è singolo Proporzionalità tra la tensione applicata e la deformazione prodotta ed è data da:
$$ \ frac {\ sigma} {\ epsilon}} = s $$
Where $ s $ $ è chiamata modulo di taglio. È una costante per un determinato materiale e ad una determinata temperatura.
In un senso fisico, i liquidi sono considerati come sostanze che non possono supportare la tensione tangenziale. Quando una tangenziale applica una tensione, i liquidi continuano semplicemente ad aumentare la tensione, anche in piccolo stress. Questo è un modo utile per tenere in considerazione quando un solido si scioglie, quando il tuo modulo di taglio diventa zero !!!
Ora, consideriamo come dovremmo prendere in considerazione la fusione dei diversi esempi che hai chiesto:
Diamond: il diamante ha una struttura di legami covalenti sistemati tetraedrica ad ogni carbonio. Ogni bonus ha la funzione Lunghezza Bond. L’applicazione della condizione di Lindemann qui sarebbe considerata conveniente, quindi il punto di fusione è dove le vibrazioni degli atomi di carbonio sono la metà delle obbligazioni $ \ c-c} $. In definitiva, alcuni dei $ {cc} $ si spezzerebbero e la miscela fusa sarebbe per lo più composta da diverse dimensioni, che consentono una libera circolazione tra di loro.
grafite: mentre ogni strato di grafite è solo debolmente aderito all’altro strato da Forze da Van der Waals, ogni strato (chiamato grafene), è una grande molecola. Puoi considerare la possibilità di un liquido come un gran numero di piccole molecole, quindi chiaramente il grafene non sembra. Per fondersi, dovrei rompere alcuni dei bonus di $ \ c-c in modo che possiamo produrre piccole molecole che possono muoversi liberamente. Applichiamo le condizioni di Lindemann in questo caso. La miscela di fusione sarebbe simile a quella del diamante.
I polimeri ramificati: ricordo come mi è stato detto di considerare liquidi come piccole molecole che possono muoversi liberamente dallo scivolamento insieme? Consideriamo la stessa cosa qui intorno.Il ramo delle obbligazioni è relativamente più debole del resto dei legami nel polimero, e questi sono quelli che si rompono quando sono riscaldati. Per quanto riguarda le rotture leganti della questione, usiamo la condizione di Lindemann. Mentre i polimeri non imbroglali sono grandi molecole, sono abbastanza piccole da mostrare carattere liquido ad alta temperatura necessaria per rompere gli amminoacidi delle obbligazioni. La miscela di fusione sarebbe costituita dalla catena polimerica in forme radicali.