Tutti i solidi hanno un punto di fusione? Ad esempio, c’è un punto in cui un albero, un pezzo di carta o un altro solido a base di carbonio diventa un liquido?
Chiesto: Jamie Antoun
Risposta
No, nel senso che un materiale deve mantenere un’identica composizione chimica e quindi passare da una fase all’altra, non tutti i solidi hanno un punto di fusione.
Molti materiali, ad esempio la carta, inizieranno ad avere reazioni chimiche con i materiali circostanti all’aumentare della temperatura, prima di un cambiamento di fase, poiché la carta scoppierà in fiamma (combinandosi con l’ossigeno atmosferico) a circa 450 gradi F. Anche nel vuoto, molti materiali inizieranno la decomposizione chimica prima di poter cambiare fase. Mi aspetterei che una miscela complessa di grandi molecole organiche come il legno subisse varie reazioni cataboliche come prime macromolecole e poi molecole più piccole ottenessero abbastanza energia di attivazione da scomporsi in più semplici, meno energetici (cioè inferiore entalpia) costituenti, molto prima che queste molecole erano in grado di cambiare fase.
Risposta di: Rob Landolfi, Science Teacher, Washington, DC
Tutti i solidi comuni in genere passano attraverso uno dei tre tipi di trasformazioni quando riscaldati:
- Passaggio da uno stato solido a uno liquido, ad esempio quando un metallo, cera o ghiaccio viene riscaldato al suo punto di fusione, o la temperatura specifica alla quale si verifica la fusione.
- Passaggio diretto da un solido a un gas in un processo noto come sublimazione. Un esempio di sublimazione si verifica con ghiaccio secco (anidride carbonica congelata) quando è esposto a temperatura ambiente, o zolfo quando viene riscaldato gradualmente senza essere acceso.
- Decomposizione, che è una rottura delle sostanze chimiche nel materiale da riscaldare. La decomposizione si verifica in molte miscele organiche comuni e composti come alimenti, legno o carta. Questi materiali di solito non si sciolgono o si liquefanno in modo visibile, anche se alcune delle sostanze chimiche o prodotti di decomposizione risultanti si sciolgono e si mescolano con la massa carboniosa rimanente. Se la massa decomposta viene riscaldata ulteriormente, c’è una temperatura alla quale tutte le sostanze chimiche presenti si scioglieranno o sublimeranno.
Ci sono condizioni in cui alcuni materiali possono essere causati a sublime invece di fusione, o liquefare invece di sublimare. Esempi comuni sono la sublimazione del ghiaccio sotto vuoto durante la liofilizzazione o la liquefazione (fusione) dello zolfo ad alta pressione.
La presenza di ossigeno avrà un effetto drammatico sul riscaldamento dei materiali organici. Quando riscaldato in aria, la maggior parte delle sostanze vegetali o animali si decompone parzialmente e quindi si accende e viene convertita in prodotti di combustione per lo più acqua e anidride carbonica. Le ceneri che rimangono sono una miscela di sali e ossidi che si scioglieranno ad alte temperature.
Risposta di: Scott Wilber, Presidente, ComScire-Quantum World Corporation