درجة الانصهار للعناصر: جدول مختار وكيف نقرأه بدقة

جدول لقيم مختارة موثقة

القيم بالمئوي من صفحات العناصر في الجمعية الملكية للكيمياء. عمود كلفن حسبناه من تلك الأرقام بإضافة 273.15. تمثل القيم المرجعية للعنصر المحدد، ولا تصف سبيكة أو عينة ملوثة أو ضغطًا عاليًا غير مذكور.

خانات عمود كلفن ناتجة عن التحويل، وليست ادعاءً بأن القياس الأصلي أصبح أدق. وقد تختلف قيمة أو درجة تقريبها بين المراجع؛ لذلك نذكر المرجع بدل دمج أرقام من جداول مختلفة دون تفسير.

كيف نحول القيمة إلى كلفن؟

العلاقة هي T(K)=t(°C)+273.15. نكتب K دون علامة درجة. مثال النحاس: 1084.62+273.15=1357.77 K. لا نحذف منزلة الآلاف ولا نستعمل الطرح عند الانتقال من المئوي إلى كلفن. ^[9]

وللزئبق −38.829+273.15=234.321 K. القيمة السالبة بالمئوي لا تعني قيمة سالبة بكلفن في هذا المثال؛ للمقياسين نقطتا صفر مختلفتان.

للتدقيق العكسي نطرح 273.15 من كلفن. مثلًا 1357.77−273.15=1084.62 °C. أما فرق الحرارة، مثل زيادة 10 درجات مئوية، فمقداره 10 كلفن أيضًا، لأن حجم الوحدة في المقياسين متساوٍ. ^[9]

كيف نستنتج حالة عينة من الجدول؟

نفترض عينة غاليوم نقية وصلت إلى الاتزان عند ضغط يناسب القيمة المرجعية. عند 20 درجة مئوية تكون الحرارة دون 29.7646، فنستنتج الحالة الصلبة المستقرة. وعند 40 درجة تكون أعلى من الانصهار وأقل كثيرًا من الغليان المدرج في مصدر العنصر، فتكون سائلة في تلك الشروط. ^[3]

أما عند درجة الانصهار نفسها، فقد يوجد الصلب والسائل معًا أثناء التحول. لا يكفي رقم الحرارة وحده لمعرفة النسبة التي انصهرت؛ نحتاج إلى مقدار الطاقة وتاريخ العملية وشروطها. ^[1][11]

في التبسيط التعليمي لعينة نقية وتغير بطيء عند ضغط ثابت، تثبت درجة الحرارة المقاسة خلال انتقال الصلب إلى السائل، مع استمرار امتصاص الطاقة. بعد اكتمال الانصهار قد ترتفع حرارة السائل. هذا ما يوضحه منحنى الرسم، ولا يعني أن كل جسم حقيقي يسلك خطًا مثاليًا مطابقًا له. ^[11]

لماذا يجب تحديد الضغط؟

يعرض مخطط الطور حدًا يفصل الصلب والسائل بحسب الضغط والحرارة. في كثير من المواد ترتفع درجة الانصهار مع زيادة الضغط، بينما يبين الماء استثناءً معروفًا في مجال الجليد المعتاد، إذ يميل الحد بالاتجاه الآخر. فلا نقول إن الضغط يخفض الانصهار في كل المواد. ^[1]

والهيليوم مثال يحتاج إلى شروط خاصة: لا نعطيه درجة تجمد عادية بمجرد نسخ رقم من جدول دون ضغط. يوضح مصدر علمي أنه لا يتصلب قرب الصفر المطلق إلا بتطبيق ضغط مرتفع. نذكر الاستثناء لإبراز أهمية الشروط، لا لنقترح تجربة ضغط أو تبريد. ^[10]

هل ترتفع الدرجة دائمًا مع العدد الذري؟

لا. العدد الذري للألومنيوم 13، وتبلغ قيمة انصهاره المذكورة 660.323 درجة. أما الغاليوم فعدده 31 ودرجة انصهاره 29.7646، وهي أقل بكثير رغم العدد الذري الأكبر. والنحاس ذو العدد 29 ينصهر عند 1084.62، بينما الفضة ذات العدد 47 عند 961.78. ^[3][4][5][6]

هذه أمثلة كافية لنقض قاعدة الازدياد الدائم، دون الحاجة إلى اختراع علاقة خطية. تتصل خواص الطور بتركيب المادة وروابطها وبنيتها، ولا يختزلها عدد واحد في الجدول الدوري.

ولا تثبت قيمة مرتفعة وحدها أن العينة نقية، كما لا تمثل درجة الانصهار مقدار حرارة مطلوبًا لكل كيلوغرام. درجة الحرارة وكتلة العينة والطاقة اللازمة للتحول كميات مختلفة.

ما الفرق بين الانصهار والغليان؟

الانصهار انتقال بين الصلب والسائل، والغليان متعلق باتزان السائل والبخار عند ضغط معين. لذلك نستعمل العمود الصحيح للسؤال. معرفة أن الحرارة تجاوزت الانصهار لا تكفي وحدها لإثبات أن العنصر بقي سائلًا إذا تجاوزت كذلك شروط غليانه. ^[1]

ابدأ باسم العنصر ورمزه، ثم الوحدة والضغط، ثم حدود الأطوار. بهذه الخطوات يصبح الجدول أداة للفهم، لا أرقامًا نحفظها بلا شروط.