Frage:
Was ist der Unterschied zwischen Schmelzen und Auflösen?
Juha
2012-05-09 14:48:40 UTC
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Was ist der Unterschied zwischen Schmelzen und Auflösen? Ich suche einige allgemeine Funktionen.

Die Antwort sollte an das Schmelzen / Auflösen von Eiswürfeln (Wasser) in einer Klasse von reinem Alkohol (Ethanol) direkt unter (oder am) Schmelzpunkt von Eis oder ähnlichen Phänomenen anpassbar sein.

Ich gehe jetzt davon aus, dass sich das Eis gleichzeitig auflöst und schmilzt.

Mit anderen Worten, welche Reaktionsenergie ist bei den folgenden Reaktionen höher:

$$ \ begin {align} \ ce {H_2O (s) & \ zu H_2O (l) \\ H_2O (s) + n EtOH (l) & \ zu H_2O \ centerdot (EtOH) _ {n}} \ end { align} $$

Oder gibt es Substanzen, die beim Auflösen mehr Energie freisetzen als beim Schmelzen verbrauchen?

Hallo Juha! [Schmelzen] (http://en.wikipedia.org/wiki/Melting) und [Auflösung] (http://en.wikipedia.org/wiki/Dissolution_ (Chemie)) sind zwei sehr unterschiedliche physikalisch-chemische Prozesse: zum einen Das Schmelzen ist ein reines Komponentengleichgewicht zwischen der festen Phase und der flüssigen Phase derselben Komponente, während das Auflösen einen Feststoff und ein Lösungsmittel beinhaltet, bei denen es sich um unterschiedliche chemische Verbindungen handelt. Ich fürchte, Ihre Frage ist derzeit zu weit gefasst. Könnten Sie etwas über das Schmelzen und Auflösen nachlesen und es auf etwas Spezifischeres bearbeiten?
Eis schmilzt und Salz löst sich in Wasser. Eis besteht aus $ H_2 O $, was dem Wasser entspricht.
Was ich mich eigentlich gefragt habe, ist, dass es eine Substanz gibt, die in zwei verschiedenen Phasen existiert und die erste sich in die zweite auflöst? oder ist dies immer ein Phasenübergang (z. B. Schmelzen)? Mit anderen Worten, der einzige Unterschied zwischen Schmelzen und Auflösen besteht darin, dass die Substanzen unterschiedlich sind.
Noch eine Frage: Kann Alkohol Eis auflösen?
Ich möchte auch zwei Ja / Nein-Fragen stellen: Ist das Schmelzen immer endotherm? Ist Desolvatisierung immer exotherm? Haben Sie (Gegen-) Beispiele?
@Juha bezüglich des endothermen Schmelzens [Wikipedia] (http://en.wikipedia.org/wiki/Enthalpy_of_fusion) sagt: „Die Enthalpie der Fusion ist fast immer eine positive Größe; Helium ist die einzige bekannte Ausnahme. [1] Helium-3 hat eine negative Schmelzenthalpie bei Temperaturen unter 0,3 K. Helium-4 hat auch eine sehr leicht negative Schmelzenthalpie unter 0,8 K. Dies bedeutet, dass diese Substanzen bei geeigneten konstanten Drücken unter Wärmezufuhr gefrieren. “ Ich wusste nichts von dieser Ausnahme und bezweifle, dass die meisten Chemiker dies tun würden. Kurz gesagt, für einen Chemiker: Schmelzen ist endotherm.
Eine Frage an @F'x. Ist Schmelzen so definiert, dass es nur für reine Substanzen gilt? Ist es nicht richtig zu sagen, dass Legierungen ... feste Gemische ... schmelzen? Oder verstehe ich Ihre Bedingungen falsch? (Und wie lösche ich den anderen Kommentar?)
Vier antworten:
#1
+7
Janice DelMar
2012-05-13 10:03:51 UTC
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Juha lud mich ein, eine Zusammenfassung (siehe Kommentar zu meiner vorherigen Antwort) der Unterschiede zwischen Schmelzen und Auflösen zu schreiben. Ich werde versuchen, dies ungefähr in der gleichen Reihenfolge wie seine zu skizzieren. Ich gebe dies als neue Antwort, da meine letzte Antwort ziemlich lang war.

Unterschiede :

  • Schmelzen und Auflösen sind völlig unterschiedliche Prozesse auf molekularer / atomarer Ebene, die nicht miteinander verwechselt werden könnten, wenn Sie beobachten könnten, was in dieser Größenordnung geschah.
  • Wenn Sie die Flüssigkeit, die beim Schmelzen des Feststoffs entstanden ist, auf eine Temperatur abkühlen Unterhalb seines Schmelzpunktes würde sich die gesamte Probe verfestigen. Wenn Sie die Lösung (gelöster Feststoff + gelöster Stoff) auf unter den Schmelzpunkt des darin enthaltenen Feststoffs (gelöster Stoff) abkühlen, sehen Sie keine Änderung. (Es sei denn, Sie hatten eine gesättigte oder nahezu gesättigte Lösung.)
  • Das Schmelzen erfordert nur einen einzigen Stoff- und Energieeintrag, während das Auflösen ein Lösungsmittel und einen gelösten Stoff erfordert, die kompatibel sind („ähnliche Kräfte“). (Dies ist tatsächlich ein ziemlich großer Unterschied und würde möglicherweise alle physikalischen und chemischen Eigenschaften beeinflussen.) Das Auflösen eines Feststoffs kann entweder endo- oder exothermisch sein.
  • "Phasenwechsel" (Wortlaut aus dem vorherigen Zusammenfassung) In jedem Fall erhalten Sie eine Flüssigkeit. Das Schmelzen verursachte eine Phasenänderung (die Zusammensetzung der Substanz änderte sich nicht), während das Auflösen eines Feststoffs in einer Flüssigkeit nicht als Phasenänderung angesehen wird, da eine Änderung der Zusammensetzung auftrat.

Ähnlichkeiten :

  • In jedem Fall werden die Kräfte zwischen den Partikeln, aus denen der Feststoff besteht, unterbrochen und dies erfordert Energie. (Ob es sich um chemische Bindungen oder intermolekulare Kräfte handelt, hängt vom Prozess und vom Feststoff sowie von Ihren Definitionen ab. ( Siehe diese Frage.) Aber Schmelzen (seltene Ausnahme, die in früheren Kommentaren erwähnt wurde ) ist endotherm und das Auflösen kann entweder endo- oder exothermisch sein.
  • In jedem Fall erhalten Sie eine Flüssigkeit. Wenn Sie makroskopisch in einen Raum gehen und die Flüssigkeit auf dem Tisch sehen, ist es schwierig zu sagen, ob diese Flüssigkeit von einem geschmolzenen Feststoff stammt oder von einem Feststoff, der sich in einem gelösten Stoff gelöst und eine Lösung hergestellt hat. Aber Es wäre sehr einfach zu bestimmen, welche Sie experimentell auf "ein Dutzend" verschiedene Arten hatten.
  • Sowohl das Schmelzen als auch das Auflösen erfordern eine Wechselwirkung zwischen Gruppen von Atomen, Molekülen oder Ionen.

Es gibt wahrscheinlich mehr Unterschiede (wie mit thermodynamischen Berechnungen umzugehen ist, Komplexität des Systems usw.) und möglicherweise mehr Ähnlichkeiten, aber das reicht mir zu diesem Thema.

Das Schmelzen findet auch nur an einem eutektischen Punkt statt - es wird durch die Umwandlung einer Flüssigkeit in einen Feststoff definiert. Nicht-eutektoide Schmelzen würden ebenfalls als Solvatisierungsprozess angesehen.
#2
+5
Janice DelMar
2012-05-11 02:00:16 UTC
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Einige zusätzliche Informationen zu dieser Frage.

Ich werde in dieser Erklärung "Kräfte" und "Partikel" verwenden, um es zu verallgemeinern. Teilchen können Ionen (ionische Verbindungen, die durch starke elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden), Metallatome (zusammengehalten durch elektrostatische Kräfte durch Anziehung der Metallatomkerne für das "Elektronenmeer") oder Moleküle (für kovalente Verbindungen, die im Feststoff oder zusammengehalten werden) sein Flüssigkeit durch intermolekulare Kräfte: Londoner Dispersionskräfte, Dipol-Dipol-Anziehungskräfte und Wasserstoffbrückenbindung. Hinweis: Wir sprechen in dieser Erklärung nicht über die intramolekularen kovalenten Bindungen.) Feststoffe und Flüssigkeiten werden also in dieser Form durch Kräfte zwischen den Partikeln zusammengehalten

Der Grund dafür, dass das Schmelzen immer endotherm ist (mit Ausnahme der Ausnahmen von F'x ..., von denen ich auch nichts wusste), ist, dass Sie beim Schmelzen einer Substanz einige auflösen müssen der Kräfte, die die Partikel im Feststoff zusammenhalten, so dass sie sich aneinander vorbei bewegen und eine Flüssigkeit bilden können. Dies erfordert Energie, die oben erwähnte "Schmelzwärme" (üblicherweise pro Mol). Je stärker die Kräfte sind, desto mehr Energie würde es brauchen, um die Substanz zu schmelzen. Solange Sie eine Substanz schmelzen und die Temperatur am Schmelzpunkt halten (d. H. Nicht genügend Energie hinzufügen, um die Temperatur zu erhöhen), haben Sie ein Gleichgewicht zwischen Feststoff und Flüssigkeit.

Ich denke, die von Ihnen verwendeten Begriffe sind verwirrend. Desolvatisierung bedeutet das Entfernen des Lösungsmittels aus einem Gemisch aus gelöstem Lösungsmittel. (Dies kann beispielsweise bei der Kristallisation passieren.) Solvatisierung (nach der Sie wahrscheinlich fragen) ist die Wechselwirkung von Lösungsmittelpartikeln mit gelösten Partikeln. Auflösen oder Auflösen ist der Prozess, bei dem ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas mit einem Lösungsmittel eine Lösung bildet.

Also, wie von Ashu beantwortet, lösen Sie sich auf und seien Sie entweder exotherm oder endotherm, wie er oben erwähnt hat. Dies ist richtig, denn um eine Substanz in einem gelösten Stoff aufzulösen, wird Energie benötigt, um die Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und Lösungsmittel aufzubrechen, es wird Energie benötigt, um die Wechselwirkungen zwischen gelöstem Stoff und gelöstem Stoff aufzubrechen, und Sie erhalten Energie aus neuen Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff zurück. Wenn Sie zwischen dem Lösungsmittel und dem gelösten Stoff eine stärkere Anziehungskraft haben als ursprünglich, setzt der Prozess Energie frei und ist exotherm. Die gleichen Konzepte können auf das Mischen von zwei Flüssigkeiten angewendet werden ... was normalerweise dadurch bezeichnet wird, dass sie "mischbar" sind, anstatt von einer Auflösung in der anderen zu sprechen. Ethanol und Wasser sind in allen Anteilen mischbar.

Kann Alkohol Eis auflösen ("bei oder knapp unter dem Schmelzpunkt von Eis", wie in Ihrer ursprünglichen Frage formuliert)? Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu beantworten. Wenn Sie Eis bei 0 Grad (seinem Schmelzpunkt) in Ethanol geben, schmilzt es, da der Schmelzpunkt von Eis in einer Mischung aus Wasser und Ethanol niedriger ist als der Schmelzpunkt von reinem Wasser. Der Schmelzpunkt hängt von den Anteilen von Wasser und Ethanol ab. (Das heißt, da einige geschmolzen sind, konnte es nicht wieder gefrieren, wie Sie es in einem Gleichgewichtsgemisch erwarten würden, so dass es weiter schmelzen würde.) Siehe kolligativ Eigenschaften für weitere Informationen.

Sie haben zwei Gleichungen angegeben: H2O (s) → H2O (l) H2O (s) + nEtOH (l) → H2O⋅EtOHn In beiden Fällen werden Sie müssen die Schmelzwärme bereitstellen, um das Eis zu schmelzen. Die Frage, die Sie gestellt haben, bezieht sich also wirklich auf die Solvatationsenergie von Wasser in Ethanol. Wenn Sie Wasser und Ethanol mischen, fühlt sich der Kolben wärmer an. Dies ist also ein exothermer Prozess. Durch gute Wechselwirkungen (Wasserstoffbrücken) zwischen Wasser und Ethanolpartikeln erhalten Sie mehr Energie zurück, als Sie in sie stecken. Diese Solvatationsenergie würde einen Teil der Energie liefern, die zum Schmelzen des Eises benötigt wird.

Bei der umfassenderen Frage "Kann bei einer bestimmten Temperatur etwas passieren?" fragen Sie im Allgemeinen, ob dies spontan geschieht. Um dies zu beantworten, müssten Sie die Gibbs Free Energy berechnen. Dies würde nicht nur die oben erwähnten Energieüberlegungen berücksichtigen, sondern auch Entropieüberlegungen (die hier von Bedeutung wären). Wenn der Gibbs-Wert für freie Energie negativ ist, ist der Prozess oder die Reaktion bei der angegebenen Temperatur spontan. Die Antwort auf den bevorzugten Prozess würde also auch von Entropieüberlegungen abhängen.

Wenn ich eine Zusammenfassung mache: In beiden Fällen gibt es eine Energiebarriere, die Sie durchbrechen müssen. Beim Schmelzen ist nur eine exotherme Reaktion bekannt. Für mich sehen die Prozesse sehr ähnlich aus. Wenn Sie zwei exotherme Reaktionen haben, ** eine **, bei der ein festes Material X in einer Flüssigkeit Y zu einer Mischung der Flüssigkeiten X und Y schmilzt, und eine ** zweite **, bei der sich das feste Material X in Flüssigkeit Y auflöst und eine Lösung von X und bildet Y. Wie können Sie feststellen, ob es geschmolzen oder aufgelöst ist? Sind die Reaktionskomponenten nur unterschiedlich (Mischung aus Flüssigkeiten und Lösung)?
@Juha: www.thefreedictionary.com/dissolvedis·solve (d-z lv). v. gelöst, gelöst, gelöst. v.tr. 1. Um in Lösung zu gehen: Salz in Wasser auflösen. 2. (feste Substanz) in flüssige Form zu reduzieren; Schmelze.
@Juha..So, vielleicht ist der Unterschied, ob ein Lösungsmittel vorhanden ist oder nicht, in das ein wenig "Sind Sie über dem Schmelzpunkt der Feststoffe" eingeworfen wurde. Zucker löst sich bei Raumtemperatur in Wasser auf, selbst wenn Sie diese Temperatur konstant halten. Es schmilzt nicht. Wenn ich Sie verstehe, war Ihre zweite Gleichung die Frage, ob sich Eis (festes Wasser) bei etwa -50 ° C in Ethanol (Fp-114) auflösen würde.
Lesen Sie Ihren Kommentar noch einmal genauer durch: Wenn Sie sich dem Schmelzpunkt des Feststoffs und der beiden gemischten Flüssigkeiten nähern würden, wäre es schwierig (unmöglich?) Zu sagen und könnte eine Mischung aus beiden sein. (Wenn die Flüssigkeiten nicht mischbar wären, könnten Sie die feste Schmelze als separate Schicht beobachten.) Wenn Sie eine Temperatur hatten, die viel niedriger als der Schmelzpunkt des Feststoffs war und dieser in Lösung ging, löste er sich auf.
Kann ich also sagen, dass Schmelzen und Auflösen in einigen Fällen so ähnlich sind, dass sie nicht voneinander getrennt werden können? Und wenn Sie dies demonstrieren möchten, welche Materialien würden Sie verwenden und warum? (Ich kann dies in einem anderen Thread fragen, wenn dies dafür zu breit wird)
Könnten Sie am Anfang Ihrer Antwort eine Art Zusammenfassung hinzufügen? Siehe meine Antwort unten, was ich meine. Ich möchte meine eigene Antwort wirklich nicht akzeptieren.
@Juha Schmelzen und Auflösen ergeben in einigen Fällen ein ähnliches makroskopisches Ergebnis (wenn die beiden Flüssigkeiten mischbar sind), aber auf mikroskopischer Ebene sind sie sehr unterschiedlich (wie F'x in seinem ursprünglichen Kommentar an Sie feststellte). Ich glaube nicht, dass die meisten Chemiker (die auf mikroskopischer Ebene denken) zustimmen würden, dass sie "so ähnlich sind, dass sie nicht voneinander getrennt werden können". Selbst wenn zwei Flüssigkeiten gleich aussehen würden, wäre es leicht zu erkennen, ob Sie eine Mischung (gelöstes Material) oder eine einzelne Substanz hatten, die schmolz, und dieser Unterschied würde alle ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften beeinflussen.
@Juha Ich werde heute Abend daran arbeiten, meine Antwort zusammenzufassen. In Ihrem obigen Kommentar fragen Sie: "Wenn Sie dies demonstrieren möchten, welche Materialien würden Sie verwenden und warum?" Können Sie etwas genauer sagen, was Sie dort denken? Ein System, in dem Sie den Unterschied erkennen können, und ein System, in dem Sie den Unterschied nicht erkennen können? Ein System, das Sie sicher kennen? Ich werde diese Antwort in die Zusammenfassung aufnehmen.
#3
+2
Ashu
2012-05-10 19:23:51 UTC
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Ist das Auflösen immer exotherm?

Nein, es ist nicht immer exotherm. Zum Beispiel ist das Auflösen von $ \ ce {NaOH} $ eine exotherme Reaktion, während das Auflösen von $ \ ce {NH4NO3} $ eine endotherme Reaktion ist (dies ist aus meiner persönlichen Erfahrung).

schmilzt immer endotherm?

Ja, das ist es immer (mit Ausnahme der Ausnahme, die F'x gegeben hat). Dies liegt daran, dass der zu schmelzende Körper während des Schmelzens "latente Schmelzwärme" aus der Umgebung aufnimmt und so die Temperatur senkt. Die latente Schmelzwärme ist erforderlich, um die intermolekularen Anziehungskräfte zu brechen, die einen Feststoff definieren. Das Aufbrechen solcher Bindungen erfordert Energie, daher ist die Reaktion endotherm.

Kann Alkohol Eis auflösen?

Niedrigere Alkohole wie Methanol und Ethanol können möglicherweise Eis auflösen. Sie können effektiv Wasserstoffbrücken mit Wasser bilden, aber höhere Alkohole sind möglicherweise nicht in der Lage, dies zu tun

#4
+2
Juha
2012-05-13 00:32:37 UTC
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Um die Unterschiede und Ähnlichkeiten zusammenzufassen, finden Sie hier eine Liste (ich werde die Liste aktualisieren, wenn neue Kommentare eingehen):

Unterschiede

p> Ähnlichkeiten
  • In beiden Fällen handelt es sich um Bindungen Durch Überqueren einer Energiebarriere gebrochen
  • Phase der Materieänderungen
  • Sie können eine Situation schaffen, in der es schwierig ist zu sagen, ob der Stoff schmilzt oder sich auflöst.


  • Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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