Номер 3, страница 197 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 27. Неорганические материалы. Глава 5. Химия в жизни и обществе - номер 3, страница 197.

Условие.

3. Чтобы сделать острые края стеклянной палочки более плавными, их поочерёдно вносят в пламя и выдерживают в нём некоторое время, постоянно вращая палочку. Можно ли так подровнять края палочки, сделанной из стали, древесины, кварцевого стекла? Почему?

Решение.

Решение 2.

Описываемый способ оплавления краёв подходит для обычного силикатного стекла, так как оно является аморфным телом. Аморфные тела, в отличие от кристаллических, не имеют определённой температуры плавления. При нагревании они постепенно размягчаются, переходя в вязкотекучее состояние в широком диапазоне температур. В этом размягчённом состоянии силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить свободную энергию поверхности, придавая ей минимально возможную площадь. Это и приводит к сглаживанию острых краёв и приданию им округлой, плавной формы. Рассмотрим, применим ли этот метод к другим указанным материалам.

Сталь

Сталь — это кристаллический сплав. Кристаллические тела имеют строго определённую и высокую температуру плавления (для стали это около $1450-1520$ °C). При нагревании сталь не размягчается постепенно, как аморфное стекло. Она остаётся твёрдой вплоть до достижения температуры плавления, после чего резко переходит в жидкое состояние. Температуры пламени обычной лабораторной горелки недостаточно, чтобы расплавить сталь. Даже если использовать специальное оборудование, контролируемо оплавить только острые края будет крайне сложно. Из-за резкого перехода из твёрдого состояния в жидкое и высокой теплопроводности стали стержень либо не изменится, либо его конец просто расплавится и стечёт.

Ответ: нет, так как сталь является кристаллическим телом с высокой и определённой температурой плавления; она не размягчается, а сразу плавится при достижении этой температуры.

Древесина

Древесина — это органический материал сложного химического состава. При нагревании в пламени она не плавится и не размягчается. Вместо этого древесина в присутствии кислорода будет гореть, а при его недостатке — подвергаться термическому разложению (пиролизу). В любом случае результатом будет обугливание и сгорание материала, а не его плавление и сглаживание краёв.

Ответ: нет, потому что древесина в пламени горит и обугливается, а не плавится.

Кварцевое стекло

Кварцевое стекло, как и обычное, является аморфным веществом (состоит из чистого диоксида кремния, $SiO_2$). Следовательно, оно также не имеет чёткой температуры плавления и при нагревании размягчается. В размягчённом состоянии силы поверхностного натяжения будут сглаживать его края. Однако ключевое отличие заключается в том, что температура размягчения кварцевого стекла очень высока — около $1650$ °C. Температуры пламени стандартной газовой горелки будет недостаточно. Для оплавления кварцевого стекла требуется специальная высокотемпературная горелка, например, водородно-кислородная. Таким образом, физический принцип тот же, но для его реализации требуются значительно более высокие температуры.

Ответ: да, можно, так как кварцевое стекло тоже аморфное тело, но для этого потребуется специальная горелка, способная создать очень высокую температуру (выше $1650$ °C), поскольку температура его размягчения намного выше, чем у обычного стекла.