Hal Değişimleri: Erime ve Donma

Kristal bir katının ısıtılması atomlarının, moleküllerinin veya iyonlarının ortalama enerjisini artırır ve katı daha ısınır. Bir noktada, eklenen enerji, katının moleküllerini veya iyonlarını sabit konumlarında tutan kuvvetlerin kısmen üstesinden gelmek için yeterince büyük hale gelir ve katı, sıvı hale geçme veya erime sürecine başlar. Bu noktada, sürekli ısı girişine rağmen katının sıcaklığı yükselmeyi durdurur ve tüm katı eriyene kadar sabit kalır. Ancak tüm katı eridikten sonra ısıtmaya devam ederek sıvının sıcaklığı artar.

Eritme sırasında ısıtma durdurulursa ve katı-sıvı karışımı, ısı giremeyecek veya kaçamayacak şekilde mükemmel şekilde yalıtılmış bir kaba yerleştirilirse, katı ve sıvı fazlar dengede kalacaktır. Bu, çok iyi bir termos şişesinde buz ve su karışımı ile neredeyse bir durumdur; neredeyse hiç ısı girmez veya çıkmaz ve katı buz ve sıvı su karışımı saatlerce kalır. Dengede katı ve sıvı karışımında, karşılıklı eritme ve donma süreçleri eşit oranlarda gerçekleşir ve bu nedenle katı ve sıvı miktarları sabit kalır. Belirli bir maddenin katı ve sıvı fazlarının dengede olduğu sıcaklığa, katının erime noktası veya sıvının donma noktası denir.

Bir terimin veya diğerinin kullanımı, normal olarak, örneğin katıdan sıvıya (erime) veya sıvıdan katıya (donma), dikkate alınan faz geçişinin yönüne göre belirlenir. Füzyon entalpisi ve kristalin bir katının erime noktası, kristalde bulunan birimler arasındaki çekici kuvvetlerin gücüne bağlıdır. Zayıf çekici kuvvetlere sahip moleküller, düşük erime noktalarına sahip kristaller oluşturur. Daha güçlü çekici kuvvetlere sahip parçacıklardan oluşan kristaller, daha yüksek sıcaklıklarda erir.

Bir mol maddenin katı halden sıvı hale değiştirilmesi için gereken ısı miktarı, maddenin füzyon entalpisi ΔH_fus‘dir. Buzun füzyon entalpisi 0 °C’de 6,0 kJ / mol’dür. Füzyon (erime) endotermiktir.

Karşılıklı süreç olan donma, 0 °C’de entalpi değişimi −6,0 kJ / mol olan ekzotermik bir süreçtir:

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section 10.3: Phase Transitions.