Dezember 11, 2021

Haben alle Feststoffe einen Schmelzpunkt? Gibt es zum Beispiel einen Punkt, an dem ein Baum, ein Stück Papier oder ein anderer Feststoff auf Kohlenstoffbasis zu einer Flüssigkeit wird?

FRAGE #531
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Gefragt von: Jamie Antoun

Antwort

Nein In dem Sinne, dass ein Material eine identische chemische Zusammensetzung beibehalten und dann von einer Phase zur anderen wechseln muss, haben nicht alle Feststoffe einen Schmelzpunkt.
Viele Materialien, z. B. Papier, beginnen mit chemischen Reaktionen mit umgebenden Materialien, wenn die Temperatur ansteigt, bevor sich eine Phase ändert, da Papier bei etwa 450 Grad F in Flammen aufgeht (durch Kombination mit Luftsauerstoff). Selbst in einem Vakuum beginnen viele Materialien mit der chemischen Zersetzung, bevor sie die Phase ändern können. Ich würde erwarten, dass eine komplexe Mischung aus großen organischen Molekülen wie Holz verschiedene katabole Reaktionen durchläuft, da zuerst Makromoleküle und dann kleinere Moleküle genügend Aktivierungsenergie erhalten, um in einfachere, weniger energetische (d. H. b. niedrigere Enthalpie), lange bevor diese Moleküle ihre Phase wechseln konnten.
Beantwortet von: Rob Landolfi, Naturwissenschaftslehrer, Washington, DC
Alle gängigen Feststoffe durchlaufen typischerweise eine von drei Arten von Transformationen, wenn sie erhitzt werden:

  • Wechseln von einem festen in einen flüssigen Zustand, z. B. wenn ein Metall, Wachs oder Eis auf seinen Schmelzpunkt erhitzt wird oder die spezifische Temperatur, bei der das Schmelzen auftritt.
  • Direkter Wechsel von einem Feststoff zu einem Gas in einem als Sublimation bekannten Prozess. Ein Beispiel für Sublimation tritt mit Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid) auf, wenn es Raumtemperatur ausgesetzt wird, oder Schwefel, wenn es allmählich erhitzt wird, ohne gezündet zu werden.
  • Zersetzung, die ein Auseinanderbrechen der Chemikalien in dem zu erhitzenden Material ist. Zersetzung tritt in vielen gängigen organischen Gemischen und Verbindungen wie Lebensmitteln, Holz oder Papier auf. Diese Materialien schmelzen oder verflüssigen sich normalerweise nicht sichtbar, obwohl einige der resultierenden Chemikalien oder Zersetzungsprodukte schmelzen und sich mit der verbleibenden kohlenstoffhaltigen Masse vermischen. Wenn die zersetzte Masse weiter erhitzt wird, gibt es eine Temperatur, bei der alle vorhandenen Chemikalien entweder schmelzen oder sublimieren.

Es gibt Bedingungen, unter denen einige Materialien entweder sublimiert werden können, anstatt zu schmelzen, oder sich verflüssigen, anstatt zu sublimieren. Übliche Beispiele sind die Sublimation von Eis unter Vakuum während der Gefriertrocknung oder die Verflüssigung (Schmelzen) von Schwefel unter hohem Druck.
Die Anwesenheit von Sauerstoff wird einen dramatischen Effekt auf die Erwärmung organischer Materialien haben. Wenn sie an der Luft erhitzt werden, zersetzen sich die meisten pflanzlichen oder tierischen Substanzen teilweise und entzünden sich dann und werden in Verbrennungsprodukte umgewandelt, hauptsächlich Wasser und Kohlendioxid. Die verbleibende Asche ist eine Mischung aus Salzen und Oxiden, die bei hohen Temperaturen schmelzen.
Beantwortet von: Scott Wilber, Präsident, ComScire – Quantum World Corporation

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