Skupenské premeny látok

Vypracovala: Mgr. Zuzana Szőcsová

Topenie, tuhnutie, vyparovanie, var, kondenzácia, sublimácia

Topenie

• Pri zahrievaní pevnej kryštalickej látky sa zvyšuje počet kmitov jej častíc (intenzita kmitavého pohybu jednotlivých častíc sa zvyšuje)

• Čím je kmitavý pohyb častíc intenzívnejší, tým je slabšia sila, vďaka ktorej spolu držia jednotlivé atómy (alebo častice) tuhej látky v kryštálovej štruktúre

• Po dosiahnutí určitej teploty (táto teplota je charakteristická pre každú pevnú látku) prekoná kinetická energia kmitavého pohybu sily spôsobujúce súdržnosť medzi jednotlivými časticami tuhej kryštalickej látky

• Keď je súdržné silové pôsobenie prekonané kinetickou energiou kmitania dochádza k tomu, že kryštálová štruktúra sa rozpadá a tuhá látka sa mení na kvapalnú látku

• Topenie je dej, pri ktorom sa za určitej teploty mení tuhá látka na látku kvapalnú

• Teplota topenia tt - je teplota, pri ktorej pevná látka prechádza na látku kvapalného skupenstva (do kvapalného stavu)

• Teplota topenia závisí od vonkajšieho tlaku

Teplota topenia:

• Fyzikálna konštanta čistej látky

• Určuje mieru čistoty chemickej látky a pomocou teploty topenia môžeme stanoviť a identifikovať konkrétnu čistú látku

• Chemicky čistá látka – má presne stanovenú teplotu topenia

• Látka, ktorá nie je chemicky čistá - teplota topenia sa pohybuje v širšom intervale

• (Chemicky čistá látka – chemické indivíduum – látka, ktorá má v každom mieste objemu rovnaké zloženie a je zložená z rovnakých častíc – teda jedným druhom atómov, jedným druhom molekúl alebo jedným druhom molekulových komplexov)

Entalpia

• Alebo aj skupenské teplo topenia

• Je to teplo, ktoré treba dodať tuhej látke zahriatej na teplotu topenia, aby prešla z tuhého skupenstva do kvapalného tej istej teploty

• Špecifická entalpia topenia – Δ h_t [J. g^-1]

• Mólová entalpia topenia – Δ H_t [J.mol^-1, kJ.mol^-1]

• Tepelná energia vo forme skupenského tepla je spotrebovaná na prekonanie súdržnosti častíc tuhej látky a z tohto dôvodu sa neprejaví zvýšením teploty (teda napríklad ak sa ľad začína topiť pri teplote 0°C, jeho teplota sa nemení aj napriek tomu, že ho zahrievame, pokým sa všetok ľad neroztopí)

Tuhnutie

• Opačný dej k topeniu tuhých látok je tuhnutie kvapalín

• Tuhnutie kvapalného skupenstva určitej látky prebieha za predpokladu rovnakého tlaku pri rovnakej teplote ako topenie tej istej látky v pevnom skupenstve

• Teplota tuhnutia – teplota, pri ktorej kvapalina tuhne

• Skupenské teplo tuhnutia (entalpia) má rovnakú hodnotu ako skupenské teplo topenia len má opačné znamienko.

Vyparovanie a var

• Vyparovanie kvapaliny prebieha tak, že určitý počet častíc kvapaliny, ktoré majú zvýšenú kinetickú energiu prechádza do plynného skupenstva (vyparovanie kvapaliny prebieha do určitej miery vždy)

• Častice, ktoré sa pri vyparovaní uvoľňujú z kvapaliny sa odrážajú od častíc susedného prostredia späť do kvapaliny. Ak by tento proces prebiehal v uzatvorenej nádobe, po čase by sa medzi kvapalinou a jej parou ustálila dynamická rovnováha (za určitú jednotku času sa z kvapaliny uvoľní taký istý počet častíc ako sa do nej vráti)

• Nasýtená para – para v rovnováhe s kvapalinou

• Tlak nasýtenej pary je závislý od teploty – s narastajúcou teplotou stúpa

• Var – proces, pri ktorom sa kvapalina mení na plyn v celom objeme, kvapalina sa vyparuje na povrchu a aj vo vnútri (intenzívne vyparovanie)

• Teplota varu tv – teplota, pri ktorej prebieha var

• Entalpia alebo skupenské teplo vyparovania – teplo, ktoré musíme dodať kvapalnej látke, aby pri danej teplote prešla do plynného stavu Δ h_vyp, Δ H_vyp

• Entalpia alebo skupenské teplo varu – je entalpia vyparovania pri teplote varu látky, označujeme Δ h_v, príp. Δ H_v

• Kondenzácia – opačný dej ako vyparovanie, ktorý nastane keď sa nasýtená para ochladí alebo stlačí. Kondenzačná entalpia – skupenské teplo kondenzácie má rovnakú hodnotu ako skupenské teplo vyparovania – líšia sa len znamienkom.

Sublimácia

• Dej, pri ktorom kryštalické pevné látky prechádzajú rovno do plynného skupenstva (bez topenia) sa nazýva sublimácia

• Sublimačná entalpia alebo skupenské teplo sublimácie je teplo, ktoré je potrebné na sublimáciu istej látky pri danej teplote, označujeme Δ h_s, príp. Δ H_s

Platí nasledovná rovnica:

Δ H_s = Δ H_t + Δ H_vyp

Kde Δ H_s – sublimačná entalpia, Δ H_t – entalpia topenia, Δ H_vyp – entalpia vyparovania

Sublimácia prebieha iba pri nižšom tlaku, ako je tlak, ktorý zodpovedá trojnému bodu danej látky. Trojný bod látky je hodnota tlaku a teploty vo fázovom diagrame, pri ktorom súčasne existujú všetky tri skupenstvá určitej tejto látky (plynné, kvapalné a pevné skupenstvo) za termodynamickej rovnováhy.

Fázový diagram

Každý bod roviny fázového diagramu znázorňuje stav látky pri zvolenej termodynamickej teplote T a tlaku p.

K – kritický bod

K_p – krivka vyparovania

Použitá literatúra:

Jiří Kohout, Milan Melník, Anorganická chémia 1, Základy anorganickej chémie, STU Bratislava, 1994, ISBN 80-227-0702-3

www.wikipedia.sk