Работа №9 Измерение температуры кристаллизации вещества. Наблюдение отвердевания аморфного вещества

Работа №9
Измерение температуры кристаллизации вещества. Наблюдение отвердевания
аморфного вещества
Оборудование: две пробирки (14120 мм химическая): одна с парафином, который
используется в качестве кристаллического тела; вторая с канифолью, который является
аморфным телом; химический пробиркодержатель (прищепка), часы, термометр, стакан
химический.
Содержание и метод выполнения работы
Характерные признаки плавления и кристаллизации
Плавление
Физический процесс, при котором твердое
вещество при подведении тепла переходит
в жидкое состояние
Упорядоченное
расположение
частиц
нарушается
Теплота перехода называется теплотой
плавления
Температура
перехода
называется
температурой плавления
Затвердевание
Физический процесс, при котором жидкость
при охлаждении переходит в твердое
состояние
Происходит упорядочение расположение
частиц
Теплота перехода называется теплотой
кристаллизации
Температура
перехода
называется
температурой кристаллизации
Температура плавления определенного вещества при постоянной давлении равна
температуре кристаллизации tпл=tкр.
Последние положения говорят о том, что фазовые переходы кристаллического
вещества из твердого состояния в жидкое и обратный процесс практически идентичны.
Только первый процесс идет с поглощением тепла, а второй - с выделением. Вот почему
при постановке лабораторных работ можно ограничиться одним из процессов.
Технологически это легче сделать на примере процесса отвердевания. В этом случае
пробирки с веществами ставят в банку с водой, установленную на электроплитке.
Нагревают банку до тех пор, пока вещества в пробирках не расплавятся.
По мере охлаждения расплавленного кристаллического вещества его частицы
замедляют свое хаотическое движение. При достижении температуры плавления скорость
движения частиц уменьшается, и они под действием сил притяжения начинают
пристраиваться одна к другой, образуя кристаллические зародыши. Пока все вещество не
закристаллизуется, температура его остается постоянной. Это температура
кристаллизации или температура плавления данного кристаллического тела.
После того как все вещество перейдет в твердое состояние, температура его снова
начинает понижаться.
В отличие от кристаллических аморфные тела не имеют определенной температуры
плавления и кристаллизации. По мере нагревания они постепенно размягчаются, что в
широких масштабах можно наблюдать на примере асфальта в жаркий день. При
охлаждении эта жидкость непрерывно увеличивает свою вязкость, пока не превратится в
твердое тело. Это легко наблюдать при паянии с помощью канифоли.
В аморфных телах молекулы расположены так же беспорядочно, как и в жидкостях.
Поэтому переход вещества из жидкого состояния в твердое и обратно не сопровождается
изменением расположения молекул. Аморфные вещества в твердом состоянии так же как
и кристаллические сохраняют форму и объем, но при этом имеют признаки жидкости с
позиции молекулярного расположения их молекул.
Ход работы
1. Расплавьте парафин в пробирке, погрузив ее в сосуд с горячей водой.
2. Выньте пробирку из горячей воды. Погрузите в пробирку с парафином лабораторный
термометр и уловите момент, показания термометра перестанут повышаться.
3. По окончанию минутных промежутков времени, фиксируемых с помощью наручных
часов, записывайте показания термометра в таблицу. Охладите парафин примерно до
40С.
4. По данным таблицы постройте график.
5. По графику определите температуру кристаллизации парафина и сравните удельные
теплоемкости в жидком и твердом состояниях. Оцените погрешность измерения
температуры плавления.
6. Расплавьте канифоль в пробирке, погрузив ее в сосуд с горячей водой.
7. Выньте пробирку из горячей воды. Погрузите в пробирку с канифолью лабораторный
термометр и уловите момент, показания термометра перестанут повышаться.
8. По окончанию минутных промежутков времени, фиксируемых с помощью наручных
часов, записывайте показания термометра в таблицу. Охладите канифоль примерно до
40С.
9. По данным таблицы постройте график.
10. Сравните этот график с графиком отвердевания парафина. По графикам сравните
теплоемкости парафина и канифоли.
Контрольные вопросы.
1. Какие
вещества
называются
кристаллическими?
Приведите
примеры
кристаллических веществ.
2. Что такое удельная теплота плавления?
3. Что такое температура плавления? От чего и как она зависит?
4. Что такое полиморфизм?
5. Что такое анизотропия? У каких веществ она наблюдается?
6. Как можно получить кристалл?
7. Какие вещества называются аморфными? Приведите примеры аморфных веществ.
8. Отличаются ли по внешнему виду кристаллические и аморфные вещества?
9. Предложите способы определения строения твердого: аморфное или
кристаллическое?