Topienie a rozpuszczanie
Topienie i rozpuszczanie to teoretycznie zjawiska fizyczne i chemiczne, ale zachodzą one codziennie na naszych oczach. Czy nie widziałeś, jak lód zamienia się w wodę? Czy nie widziałeś, jak robi się filiżankę kawy? Cóż, są to procesy topnienia i rozpuszczania, których jesteśmy świadkami każdego dnia. Jednak zawsze istnieje tendencja do myślenia, że oba oznaczają to samo, ponieważ w końcu coś zamienia się w ciecz, jak obserwujemy.
Topienie
Topienie to zmiana fazy. Istnieją 3 główne fazy, w których materia może istnieć. Są to ciała stałe, płynne i gazowe. Kiedy substancja stała staje się własną cieczą, zjawisko to nazywa się „topieniem” lub stapianiem. Aby substancja się stopiła, należy zapewnić energię. Ta energia może być dostarczana jako ciepło lub ciśnienie. Temperatura, w której ciało stałe zamienia się w ciecz, nazywa się „temperaturą topnienia”. Ponieważ zmiana fazy jest w równowadze; tzn. może się to zdarzyć na dwa sposoby, jest to również „punkt zamarzania” dla reakcji odwrotnej.
Co to jest topienie? Gdy substancja istnieje jako ciało stałe, ma strukturę krystaliczną lub bardzo sztywną. Na przykład NaCl (sól) istnieje w strukturze sieciowej, w której każdy Na+ jest otoczony przez 6 jonów Cl– i każdy Cl – jon jest otoczony przez 6 jonów Na+. Aby ta substancja była cieczą, ta struktura krystaliczna powinna pękać i wymaga dużej ilości energii, co wskazuje na bardzo wysoką temperaturę topnienia. Substancje, które można łatwo rozbić do mniej uporządkowanego stanu ciekłego, mają niższe temperatury topnienia.
Rozpuszczanie
Rozpuszczanie, z drugiej strony, nie jest zmianą fazy. Jest to proste, gdy substancja jest mieszana z cieczą i stabilizowana w ciekłym medium. Rozpuszczana substancja nazywana jest „substancją rozpuszczoną”, a medium, w którym się rozpuszcza, „rozpuszczalnikiem”, który razem tworzy „roztwór”. Co się dzieje podczas rozpuszczania? Jeśli ponownie weźmiemy za przykład NaCl, zobaczyliśmy, że dość trudno jest go stopić. Ale rozpuszczanie NaCl, powiedzmy w wodzie, jest stosunkowo łatwe. Dzieje się tak dlatego, że gdy jony Na+ i Cl- są rozdzielone w ciekłym ośrodku, cząsteczki wody pokrywają każdy z nich, tworząc wokół nich „sfery hydratacyjne”. To stabilizuje ich istnienie w ciekłym medium. Jak wspomniano wcześniej, rozpuszczanie niekoniecznie jest ciałem stałym ustabilizowanym w cieczy, ale może to być inna ciecz, a nawet gaz. Podczas spożywania napojów alkoholowych miesza się z innym płynnym napojem gazowanym, gdzie płyn rozpuszcza się w innym, a w sodzie wiemy, że gaz CO2 jest rozpuszczony w wodzie.
Jaka jest różnica między topnieniem a rozpuszczaniem?
• Topienie to zmiana fazy (ciało stałe-ciecz), ale rozpuszczanie nie.
• Do stopienia substancji energia powinna być dostarczana albo jako ciepło, albo ciśnienie, ale rozpuszczenie na ogół nie jest konieczne (niektóre substancje wymagają energii do rozpuszczenia).
• Aby substancja mogła się stopić, powinna osiągnąć „temperaturę topnienia”, ale dla rozpuszczenia nie ma takiego wymogu.
• Stopiona substancja to czysta płynna postać ciała stałego, które uległo stopieniu, ale roztwór jest zawsze mieszaniną dwóch lub więcej.
