जमना: जमना बिंदु और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

Solidification एक तरल जो बदलाव आए जब है यह ठोस चरण के लिए गुजरता है। तरल एक शुद्ध पदार्थ या मिश्रण हो सकता है। इसी तरह, तापमान में गिरावट या रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप परिवर्तन हो सकता है।

इस घटना को कैसे समझाया जा सकता है? नेत्रहीन, तरल पेट्रीकृत या कठोर होना शुरू कर देता है, इस बिंदु पर कि यह स्वतंत्र रूप से बहना बंद कर देता है। हालांकि, ठोसकरण वास्तव में सूक्ष्म तराजू पर होने वाले चरणों की एक श्रृंखला के होते हैं।

स्रोत: पिक्साबे

जमने का एक उदाहरण एक तरल बुलबुला है जो जमा देता है। ऊपर की छवि में आप देख सकते हैं कि एक बुलबुला बर्फ के संपर्क में कैसे जमा होता है। बुलबुले का वह कौन सा भाग है जो जमना शुरू होता है? वह जो बर्फ के सीधे संपर्क में है। बर्फ एक समर्थन के रूप में काम करता है, जिस पर बुलबुले के अणु जम सकते हैं।

जमना बुलबुला के नीचे से जल्दी से चालू हो जाता है। यह "घुटा हुआ पाइंस" में देखा जा सकता है जो पूरी सतह को कवर करने के लिए विस्तारित होता है। ये पाइन्स क्रिस्टल के विकास को दर्शाते हैं, जो अणुओं के क्रमबद्ध और सममित व्यवस्था से ज्यादा कुछ नहीं हैं।

जमने के लिए यह आवश्यक है कि तरल के कणों को व्यवस्थित किया जा सकता है, इस तरह से कि वे एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। तापमान कम होते ही ये अंतःक्रियाएँ मजबूत हो जाती हैं, जो आणविक कैनेटीक्स को प्रभावित करती हैं; यही है, वे धीमा हो जाते हैं और क्रिस्टल का हिस्सा बन जाते हैं।

इस प्रक्रिया को क्रिस्टलीकरण के रूप में जाना जाता है, और एक नाभिक (कणों के छोटे समुच्चय) की उपस्थिति और एक समर्थन इस प्रक्रिया को तेज करता है। एक बार जब तरल क्रिस्टलीकृत हो जाता है, तो उसे जमना या जमना कहा जाता है।

जमना थुलथुल

सभी पदार्थ एक ही तापमान पर (या एक ही उपचार के तहत) जमते नहीं हैं। कुछ भी कमरे के तापमान के ऊपर "फ्रीज", जैसे कि उच्च पिघलने वाले ठोस। यह कणों के प्रकार पर निर्भर करता है जो ठोस या तरल बनाते हैं।

ठोस में, वे दृढ़ता से बातचीत करते हैं और अंतरिक्ष में निश्चित स्थिति में हिलते रहते हैं, बिना आंदोलन की स्वतंत्रता और एक निर्धारित मात्रा के साथ, जबकि तरल में, वे कई परतों के रूप में स्थानांतरित करने की क्षमता रखते हैं जो एक दूसरे पर चलते हैं, की मात्रा पर कब्जा कर लेते हैं। कंटेनर जिसमें यह शामिल है।

तरल चरण में पारित होने के लिए ठोस को थर्मल ऊर्जा की आवश्यकता होती है; दूसरे शब्दों में, इसे गर्मी की जरूरत है। यह अपने आस-पास से गर्मी प्राप्त करता है, और तरल की पहली बूंद उत्पन्न करने के लिए इसे अवशोषित करने वाली सबसे छोटी मात्रा को फ्यूजन (entHf) की अव्यक्त गर्मी के रूप में जाना जाता है।

दूसरी ओर, तरल को अपने अणुओं को क्रम में रखने और ठोस चरण में क्रिस्टलीकृत करने के लिए अपने परिवेश को गर्मी छोड़नी चाहिए। जारी की गई गर्मी तब जमने या जमने ()Hc) की अव्यक्त गर्मी है। InHf और cHc दोनों परिमाण में समान हैं लेकिन विपरीत दिशाओं के साथ; पहले में एक सकारात्मक संकेत है, और दूसरा एक नकारात्मक संकेत है।

तापमान जमने में स्थिर क्यों रहता है?

एक निश्चित बिंदु पर, तरल जमना शुरू हो जाता है, और थर्मामीटर एक तापमान टी पढ़ता है। जब तक यह पूरी तरह से जम नहीं गया है, तब तक टी स्थिर रहता है। चूँकि ofHc में एक ऋणात्मक चिन्ह होता है, इसमें एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया होती है जो ऊष्मा छोड़ती है।

इसलिए, थर्मामीटर अपने चरण परिवर्तन के दौरान तरल द्वारा दी गई गर्मी को पढ़ेगा, लगाए गए तापमान ड्रॉप का प्रतिकार करेगा। उदाहरण के लिए, यदि कंटेनर जिसमें तरल होता है, उसे बर्फ के स्नान में डाल दिया जाता है। इस प्रकार, टी तब तक कम नहीं होता है जब तक कि जमना पूरी तरह से पूरा नहीं हो जाता है।

इन ऊष्मा मापों के साथ कौन सी इकाइयाँ होती हैं? आमतौर पर केजे / मोल या जे / जी। इनकी व्याख्या निम्न प्रकार से की जाती है: kJ या J गर्मी की वह मात्रा है जो 1 मोल तरल या 1 ग्राम को ठंडा या ठोस बनाने में सक्षम होती है।

पानी के मामले में, उदाहरण के लिए, caseHc 6.02 kJ / mol के बराबर है। यही है, शुद्ध पानी के 1 मोल को जमने के लिए 6.02 kJ ऊष्मा की आवश्यकता होती है, और यह ऊष्मा ही है जो तापमान को स्थिर रखती है। इसी तरह, बर्फ के 1 मोल को पिघलने के लिए 6.02 kJ ऊष्मा को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है।

जमना बिंदु

सटीक तापमान जहां प्रक्रिया होती है, को जमना बिंदु (Tc) के रूप में जाना जाता है। यह सभी पदार्थों में भिन्न होता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि ठोस में उनकी अंतः-अणुक बातचीत कितनी मजबूत है।

पवित्रता भी एक महत्वपूर्ण चर है, क्योंकि एक अशुद्ध ठोस एक ही तापमान पर शुद्ध रूप में जमता नहीं है। इसे हिमांक कम करने के रूप में जाना जाता है। किसी पदार्थ के ठोसकरण बिंदुओं की तुलना करने के लिए यह एक संदर्भ के रूप में उपयोग करना आवश्यक है जो यथासंभव शुद्ध है।

हालाँकि, उसी को समाधानों पर लागू नहीं किया जा सकता है, जैसा कि धातु मिश्र धातुओं के मामले में। उनके ठोसकरण बिंदुओं की तुलना करने के लिए, समान द्रव्यमान अनुपात वाले मिश्रणों पर विचार किया जाना चाहिए; वह है, उसके घटकों की समान सांद्रता के साथ।

निश्चित रूप से, ठोसकरण मिश्र धातुओं और अन्य किस्मों की सामग्री के संबंध में महान वैज्ञानिक और तकनीकी हित है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि समय को नियंत्रित करने और उन्हें कैसे ठंडा किया जाता है, कुछ वांछनीय भौतिक गुण प्राप्त किए जा सकते हैं या किसी दिए गए आवेदन के लिए अनुपयुक्त हो सकते हैं।

इस कारण से इस अवधारणा की समझ और अध्ययन का धातु विज्ञान और खनिज विज्ञान के साथ-साथ किसी भी अन्य विज्ञान में बहुत महत्व है जो एक सामग्री के निर्माण और विशेषता के लिए योग्य है।

जमना और गलनांक

सैद्धांतिक रूप से Tc तापमान या गलनांक (Tf) के बराबर होना चाहिए। हालांकि, यह सभी पदार्थों के लिए हमेशा सच नहीं होता है। मुख्य कारण है, क्योंकि पहली नज़र में, तरल अणुओं को ऑर्डर करने की तुलना में ठोस अणुओं को गड़बड़ाना आसान है।

इसलिए, किसी यौगिक की पवित्रता को गुणात्मक रूप से मापने के लिए टीएफ का उपयोग करना अभ्यास में पसंद किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी कंपाउंड X में कई अशुद्धियाँ हैं, तो उसका Tf शुद्ध शुद्धता वाले एक की तुलना में शुद्ध X से अधिक दूरी पर होगा।

आणविक क्रम

जैसा कि अभी तक कहा गया है, जमना क्रिस्टलीकरण की ओर बढ़ता है। कुछ पदार्थों को, उनके अणुओं की प्रकृति और उनकी बातचीत को देखते हुए, बहुत कम तापमान और उच्च दबाव की आवश्यकता होती है ताकि वे जम सकें।

उदाहरण के लिए, तरल नाइट्रोजन -196.C से नीचे के तापमान पर प्राप्त किया जाता है। इसे ठोस बनाने के लिए, इसे और ठंडा करना आवश्यक होगा, या इस पर दबाव बढ़ाना होगा, इस प्रकार एन ₂ अणुओं को एक साथ क्रिस्टलीकरण नाभिक बनाने के लिए मजबूर करना होगा ।

अन्य गैसों के लिए भी यही माना जा सकता है: ऑक्सीजन, आर्गन, फ्लोरीन, नियोन, हीलियम; और सभी के सबसे चरम के लिए, हाइड्रोजन, जिसके ठोस चरण ने अपने संभावित अभूतपूर्व गुणों के लिए बहुत रुचि को आकर्षित किया है।

दूसरी ओर, सबसे अच्छा ज्ञात मामला सूखी बर्फ है, जो सीओ ₂ से ज्यादा कुछ नहीं है , जिसके सफेद वाष्प वायुमंडलीय दबाव के लिए उच्च बनाने की क्रिया के कारण हैं। इन्हें मंच पर धुंध को फिर से बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया है।

एक कंपाउंड को ठोस बनाने के लिए यह केवल Tc पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि दबाव और अन्य चर पर भी निर्भर करता है। अणु (H ₂) जितने छोटे होते हैं और उनकी अंतःक्रियाएं कमजोर होती हैं, उन्हें ठोस अवस्था में लाना उतना ही मुश्किल होगा।

supercooling

तरल, चाहे वह पदार्थ हो या मिश्रण, जमने के बिंदु पर तापमान में जमने लगेगा। हालांकि, कुछ शर्तों के तहत (जैसे उच्च शुद्धता, धीमी गति से ठंडा समय, या बहुत ऊर्जावान वातावरण), तरल बिना ठंड के कम तापमान को सहन कर सकता है। इसे सुपरकूलिंग कहा जाता है।

अभी भी घटना की कोई पूर्ण व्याख्या नहीं है, लेकिन सिद्धांत का समर्थन करता है कि उन सभी चर जो क्रिस्टलीकरण नाभिक के विकास को रोकते हैं, सुपरकोलिंग को बढ़ावा देते हैं।

क्यों? क्योंकि नाभिक से बड़े क्रिस्टल का निर्माण उनके आसपास के अणुओं को जोड़ने के बाद होता है। यदि यह प्रक्रिया सीमित है, भले ही तापमान Tc से नीचे है, तरल अपरिवर्तित रहेगा, जैसा कि छोटे बूंदों के साथ होता है जो आकाश में दिखाई देने वाले बादल बनाते हैं और बनाते हैं।

सभी सुपरकोलड तरल पदार्थ मेटास्टेबल होते हैं, अर्थात्, वे थोड़ी सी बाहरी गड़बड़ी के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप उन्हें बर्फ का एक छोटा टुकड़ा जोड़ते हैं, या उन्हें थोड़ा हिलाते हैं, तो वे तुरंत फ्रीज कर देंगे, जो प्रदर्शन करने के लिए एक मजेदार और आसान प्रयोग है।

जमने के उदाहरण

-जबकि यह स्वयं एक ठोस नहीं है, जिलेटिन ठंडा करके एक ठोसकरण प्रक्रिया का एक उदाहरण है।

-फ्यूज ग्लास का इस्तेमाल कई वस्तुओं को बनाने और डिजाइन करने के लिए किया जाता है, जो ठंडा होने के बाद अपने अंतिम परिभाषित आकृतियों को बनाए रखते हैं।

-जैसे कि बर्फ के संपर्क में बुलबुला जम जाए, सोडा की बोतल उसी प्रक्रिया से गुजर सकती है; और अगर यह सुपरकूल है, तो इसकी ठंड तात्कालिक होगी।

-जब ज्वालामुखी से उनके किनारों या पृथ्वी की सतह को ढंकते हुए लावा निकलता है, तो तापमान में कमी आने तक यह जम जाता है, जब तक कि यह आग्नेय चट्टान नहीं बन जाता।

-एज और केक तापमान में वृद्धि के साथ जम जाते हैं। इसी तरह, नाक म्यूकोसा करता है लेकिन निर्जलीकरण के कारण। एक अन्य उदाहरण पेंट या glues में भी पाया जा सकता है।

हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि शीतलन के उत्पाद के रूप में बाद के मामलों में जमना नहीं होता है। इसलिए, तथ्य यह है कि एक तरल जमना जरूरी नहीं है कि यह जमा देता है (यह सराहनीय रूप से अपने तापमान को कम नहीं करता है); लेकिन जब एक तरल जम जाता है, तो यह जम जाता है।

अन्य:

- बर्फ में पानी का रूपांतरण: यह 0 ° C पर उत्पादन होता है जो बर्फ, बर्फ या हिमनदों का निर्माण करता है।

- मोमबत्ती का मोम जो आंच से पिघल जाता है और फिर से जम जाता है।

- इसके संरक्षण के लिए भोजन की ठंड: इस मामले में मांस या सब्जियों की कोशिकाओं के भीतर पानी के अणु जमे हुए हैं।

- ग्लास उड़ाने: यह इसे आकार देने के लिए पिघला देता है और फिर जम जाता है।

- आइसक्रीम का निर्माण: वे आम तौर पर डेयरी हैं जो जमते हैं।

- कारमेल प्राप्त करने में, जो पिघला हुआ और चीनी जम जाता है।

- मक्खन और मार्जरीन ठोस अवस्था में फैटी एसिड होते हैं।

- धातुकर्म: कुछ धातुओं के सिल्लियां या बीम या संरचनाओं के निर्माण में।

- सीमेंट चूना पत्थर और मिट्टी का मिश्रण है, जिसे पानी में मिलाने पर सख्त होने का गुण होता है।

- चॉकलेट के निर्माण में, कोको पाउडर को पानी और दूध के साथ मिलाया जाता है, जो सूखने पर जम जाता है।

संदर्भ

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