الانصهار 2013/01/10

امتنان محمد - الصف الثانى الثانوى

نقطة الانصهار للمادة الصلبة البلورية هي صفة مميزة للمادة¡ وتستخدم لتعيين هوية المركبات والعناصر النقية. معظم الخلائط والأجسام غير البلورية (أمورفية = يكون نوزيع الذرات فيه عشوائيا بدون تنظيم) تنصهر ضمن مجال من درجات الحرارة.

تعتبر نقطة انصهار المادة الصلبة عمومًا هي نفسها نقطة تجمد المادة السائلة . وقد يتجمد السائل وفق عدة أنظمة بلورية مختلفة ¡ ولأن الشوائب تخفض درجة حرارة التجمد¡ فالواقع يفرض أن تكون درجة حرارة التجمد ليست مساوية لدرجة حرارة الانصهار. وبالتالي لتعيين هوية المادة يتم اللجوء إلى درجة حرارة الانصهار. فمثلا¡ تحتاج بلورات الماء إلى نويات تبدأ حولها تشكل البلورات. فالماء في كأس نظيف سوف يبرد لعدة درجات تحت نقطة تجمده بدون أن يتجمد.

من وجهة نظر الديناميكا الحرارية¡ يكون التغير في طاقة جيبس الحرة للمادة عند نقطة الانصهار مساويًا للصفر¡ بسبب ازدياد السخانة (H) والاعتلاج (S)ا (ΔH,ΔS > 0). تحدث ظاهرة الانصهار عندما تصبح طاقة جيبس الحرة للحالة السائلة أقل منها للحالة الصلبة. وعند ضغوط متنوعة¡ يحدث هذا في درجة حرارة محددة.


عندما نقوم بتسخين مادة صلبة نقية تبدأ درجة حرارته في الارتفاع حتى تصل إلى نقطة الانصهار وتحول الحرارة التي يمتصها الجسم الصلب إلى سائل . خلال تلك الفترة تظل درجة حرارة النظام ثابته حتى تتحول كل المادة الصلبة إلى حالة سائلة (تحول الطور ). وبعدما تتحول كل قطعة المادة الصلبة إلى سائل تبدأ درجة حرارة السائل في الزيادة مع استمرار التسخين . ويستمر ارتفاع درجة حرارة السائل بمواصلة التسخين حتى تصل درجة حرارته إلى نقطة الغليان ¡ وعندها يبدأ السائل يتحول إلى بخار . وهذا أيضا هو تحول طوري آخر .

خلال عملية التبخير تبقى درجة حرارة النظام ثابتة . فمثلا بالنسبة للماء تظل درجة حرارة الماء الذي يغلى ثابته عند درجة 100 درجة مئوية حتى يتحول كل الماء إلى بخار . في هذه الاثناء يختزن البخار الحرارة التي اكتسبها خلال تحوله من حالة سائلة إلى طور حالة غازية في هيئة حرارة كامنة .

كمية الحرارة اللازمة لانصهار مادة تسمى حرارة انصهار أو انثالبي الانصهار أو الحرارة الكامنة للانصهار ¡ وهي تقاس جول/مول ¡ أو تقاس جول/كيلوجرام
انصهار غير متوافق الانصهار غير المتوافق هو تمييع مادة صلبة يتصاحب بتفكك أو تفاعل المادة الصلبة مع المادة المنصهرة لتعطي مادة صلبة أخرى وطور سائل يختلفان بتركيبهما عن المادة الصلبة الأصلية. مثال¡ مادة إنستاتايت(Enstatite)¡ وهي سيليكات المغنزيوم MgSiO3¡ تنصهر بشكل غير متوافق عند ضغط منخفض لتشكل فورسترايت (Forsterite) والتي هي نوع آخر من سيليكات المغنزيوم Mg2SiO4¡ وسائل غني بالسيليكا SiO2. عند ضغط يتراوح بين 2,5 و 5,5 كيلوبار¡ يصبح انصهار الإنستاتايت متوافقًا.