الفرق بين الانصهار والتجمد من حيث التعريف
يعرف الانصهار (بالإنجليزية: Melting) بأنه عملية تحويل مادة صلبة إلى حالتها أو شكلها السائل، وتتم عادة عن طريق تسخين المادة إلى درجة حرارة تسمى درجة الانصهار،[١] ويعرف التجمد (بالإنجليزية: Freezing) بأنه عملية تغير حالة المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.[٢]
الفرق بين الانصهار والتجمد من حيث طريقة الحدوث
تختلف عملية الانصهار عن عملية التجمد بالعديد من الأمور، وفيما يأتي الفرق بينهما من حيث طريقة الحدوث:[٢][٣]
طريقة حدوث التجمد
ترتبط الجزيئات ببعضها بشكل واسع أو فضفاض في الحالة السائلة، وتكون قوى الجذب بين الجزيئات السائلة أقل من قوى الجذب الموجودة في المواد الصلبة، ويعود ذلك إلى أن الطاقة الحارية المنقولة أثناء عملية تحول المادة (من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة) إلى جزيئات المادة تكون أكبر من الطاقة الموجودة في الشبكة البلورية للمادة الصلبة والتي تربط بين جزيئاتها، أما الطاقة الكامنة للجزيئات فهي تشير إلى الطاقة الشبكية للمادة الصلبة، وعند انخفاض درجة حرارة مادة ما من خلال استخلاص الحرارة منها أو خفض ضغطها، فإن الجزيئات تفقد طاقتها الحركية وتقترب من بعضها البعض، وبذلك تكتسب هذه الطاقة تدريجيًا وتصبح الجزيئات مستقرة، وبعدها يتم تحويلها إلى شكلها الصلب.[٢]
طريقة حدوث الانصهار
توجد أغلب المواد الصلبة على شكل شبكة بلورية ذات قوى جذب جزيئية قوية، ويتم التغلب على طاقة الربط الداخلية للشبكة البلورية بواسطة الطاقة الحرارية التي يتم تمريرها على هذه المواد، والتي تؤدي بدورها إلى إضعاف قوى الجذب الجزيئية الداخلية، وبطبيعة الحال يؤدي ضعف القوة هذا إلى عدم الاستقرار في الشبكة البلورية، وإلى انفصال الجزيئات عن بعضها البعض والبدء في التحرك في اتجاهات عشوائية، ويتسبب عدم الاستقرار في الشبكة البلورية في ذوبان المادة، وبالعودة إلى نظرية الذوبان فإنه عند زيادة درجة حرارة مادة ما بسبب توفير الحرارة، أو زيادة الضغط فإن جزيئات المادة تبدأ في الاهتزاز في أماكنها، وعندما تتجاوز سعة الاهتزاز المسافة بين ذرات المادة، فإنها تسبب حدوث عدم استقرار اهتزازي يؤدي إلى انصهار المادة.[٣]
الفرق بين درجة الانصهار ودرجة التجمد
يتم تعريف درجة التجمد بأنها درجة الحرارة التي تنتقل المادة عندها من حالتها السائلة إلى حالتها الصلبة، ويتم تعريف درجة الانصهار بأنها درجة الحرارة التي تتحول فيها المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة، ومن الناحية النظرية تكون درجة حرارة كل من الانصهار والتجمد متماثلتان ولكن مع وجود إمكانية لتبريد السوائل بشكل فائق إلى ما بعد درجة التجمد بحيث تتحول إلى الحالة الصلبة عند درجة أقل من درجة التجمد، ومع إمكانية حدوث انخفاض في درجة التجمد عند حدوث تبريد فائق أو في حالة وجود شوائب في السائل، مما يؤدي إلى انخفاض نقطة التجمد؛ فإن النقطتان سيكونان مختلفتين لنفس المادة.[٤]
العوامل المؤثرة على درجة التجمد
العامل الرئيسي الذي يؤثر على درجة التجمد هو نوع الجزيئات التي يتكون منها السائل، وذلك كالآتي:[٢]
- إذا كانت القوى الجزيئية بين جزيئات السائل قوية فإن نقطة التجمد تكون عالية.
- إذا كانت القوى بين جزيئات السائل ضعيفة فإن نقطة التجمد تكون منخفضة نسبيًا.
- تحدث عملية تجمد السائل عند درجة الحرارة التي تكون فيها الحالة الصلبة والسائلة في وضع الاتزان.
العوامل المؤثرة على درجة الانصهار
هناك العديد من العوامل المؤثرة على عملية الانصهار، ومنها ما يأتي:[٥]
- التجاذب بين الجزيئيات: تعتمد درجة الانصهار على التجاذب القوي بين الجزيئات وتزيد درجة الانصهار بزيادة القوى بين هذه الجزئيات، وتحتوي المركبات الأيونية على نقاط انصهار عالية ويعود ذلك إلى القوى الكهروستاتيكية القوية التي تربط الأيونات، ومن الجدير بالذكر أن وجود القطبية يؤدي إلى ارتفاع درجة الانصهار حيث تكون نقاط انصهار المواد القطبية أعلى من نقاط انصهار المواد غير القطبية عندما تكون الأحجام متماثلة.
- وجود الشوائب: تسبب الشوائب عيوبًا هيكلية تجعل التفاعلات الجزيئية بين الجزيئات أسهل للتغلب عليها، وغالبًا ما تكون درجة الانصهار الحادة دليلًا على أن العينة نقية إلى حد ما، ومن ناحية أخرى فإن نطاق الانصهار الواسع يعتبر دليلًا على أن المادة ليست نقية.
المراجع
- ↑ "Melting", New World Encyclopedia, Retrieved 25/8/2021.
- ^ أ ب ت ث "Freezing Point and Super-Cooled Liquid", byjus, 28/7/2021, Retrieved 26/8/2021.
- ^ أ ب "Melting point & Latent heat of Fusion", byjus, 13/12/2019, Retrieved 25/8/2021.
- ↑ Anne Marie Helmenstine (9/10/2019), "What Is the Freezing Point of Water?", Thoughtco, Retrieved 27/8/2021. Edited.
- ↑ Claire Gillespie (13/4/2018), "What Factors Affect Melting Point?", Sciencing, Retrieved 25/8/2021.