Γιατί μια ακαθαρσία μειώνει το σημείο τήξης μιας ουσίας;
1. Διαταραχή του κρυσταλλικού πλέγματος:
* Οι καθαρές ουσίες σχηματίζουν πολύ διατεταγμένες κρυσταλλικές δομές με ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις.
* Οι ακαθαρσίες διαταράσσουν αυτή τη σειρά εισάγοντας μόρια διαφορετικού μεγέθους ή σχήματος, αποδυναμώνοντας τις διαμοριακές δυνάμεις.
* Αυτή η ασθενέστερη έλξη απαιτεί λιγότερη ενέργεια για να ξεπεραστεί, οδηγώντας σε χαμηλότερο σημείο τήξης.
2. Αύξηση της εντροπίας:
* Οι ακαθαρσίες αυξάνουν την εντροπία (διαταραχή) του συστήματος.
* Αυτή η εντροπία αυξάνεται ευνοεί την υγρή κατάσταση, η οποία είναι πιο διαταραγμένη από τη στερεά κατάσταση.
* Για να αντισταθμιστεί η αύξηση της εντροπίας, το σημείο τήξης μειώνεται για να προωθηθεί ο σχηματισμός της υγρής φάσης.
3. Κατάθλιψη πίεσης ατμών:
* Οι ακαθαρσίες μπορούν να μειώσουν την πίεση ατμών της ουσίας.
* Μια χαμηλότερη πίεση ατμών σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη ενέργεια για τη μετάβαση από στερεό σε υγρό.
* Κατά συνέπεια, το σημείο τήξης μειώνεται.
4. Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις:
* Οι ακαθαρσίες μπορούν να αλληλεπιδρούν με τα μόρια της καθαρής ουσίας μέσω ασθενέστερων δυνάμεων από τις δυνάμεις μεταξύ των ίδιων των μορίων ουσίας.
* Αυτές οι ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις μειώνουν τη συνολική ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει η δομή του πλέγματος, με αποτέλεσμα ένα χαμηλότερο σημείο τήξης.
Παράδειγμα:
Εξετάστε το ενδεχόμενο να προσθέσετε αλάτι στον πάγο. Τα ιόντα άλατος διαταράσσουν τη δέσμευση υδρογόνου μεταξύ των μορίων νερού στο πλέγμα πάγου. Αυτό αποδυναμώνει τους δεσμούς και επιτρέπει στον πάγο να λιώσει σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τον καθαρό πάγο.
Σημείωση:
* Η έκταση της κατάθλιψης του σημείου τήξης εξαρτάται από τη φύση της ακαθαρσίας και της συγκέντρωσής της.
* Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως "κατάθλιψη σημείων κατάψυξης" ή "κατάθλιψη σημείων τήξης" και είναι μια συναρπαστική ιδιότητα, που σημαίνει ότι εξαρτάται μόνο από τον αριθμό των παρόντων σωματιδίων διαλυτής ουσίας, όχι την ταυτότητά τους.
