Ce material are cel mai înalt punct de topire? Răspunsul este mai complicat decât ai crede
Întrebarea referitoare la substanța care are cel mai înalt punct de topire pare simplă, dar răspunsul se dovedește a fi dificil. Poate că în timpul orelor de chimie din liceu vi s-a spus că răspunsul este wolframul, sau tungstenul, dar nu este atât de simplu.
În primul rând, punctul de topire al unui material depinde nu doar de temperatură, ci și de presiune. Pentru a simplifica lucrurile, de obicei măsurăm punctele de topire la 1 atmosferă (101.325 de pascali).
În aceste condiții, tungstenul se topește la 3.414°C, cel mai înalt punct de topire al oricărui element. Acesta este unul dintre motivele pentru care Edison l-a folosit în becurile sale – chiar și în cazul în care printr-un fir foarte subțire trece mult curent, topirea nu reprezintă de obicei o problemă.
Cu toate acestea, diamantele pot fi încălzite cu cel puțin o sută de grade mai mult și rămân solide.
Problema aici este că, la o atmosferă, diamantele nu se topesc niciodată. În schimb, ele se sublimează – trec direct de la solid la gaz fără a deveni mai întâi lichide. La 1 atmosferă, diamantele vor face acest lucru la aproximativ 3.550°C. Cu toate acestea, dacă măriți presiunea de aproximativ 100 de ori, îl puteți face să se topească undeva între 4.030 și 4.430°C.
De ce depinde, de fapt, punctul de topire al unui material?
Totuși, diamantele nu sunt nici măcar forma de carbon cu cel mai înalt punct de topire. În ciuda faimoasei durități a diamantului, legăturile din grafitul aparent inofensiv sunt și mai greu de rupt prin căldură, fiind nevoie de o temperatură de 3.650°C.
Temperaturile extreme pe care le poate atinge grafitul s-ar putea dovedi a fi destul de importante pentru omenire. Una dintre metodele explorate pentru stocarea energiei din surse regenerabile este utilizarea grafitului ca un radiator, încălzindu-l la aproximativ 1.000°C atunci când energia electrică este abundentă și făcând să curgă apă prin țevi interne pentru a produce abur. Rămâne de văzut dacă acest lucru va învinge bateriile și dispozitivele de stocare a energiei gravitaționale, dar este mai ușor de imaginat că este competitiv din punct de vedere al costurilor decât utilizarea diamantelor în locul acestora.
S-a demonstrat că, de fapt, carbonitrură de hafniu (HfCN) are un punct de topire de aproximativ 4.400°C la presiune atmosferică, deși temperatura exactă nu a fost confirmată.
Acest lucru nu este surprinzător dacă ne gândim cât de greu este să măsurăm astfel de puncte de topire extreme.
Materialele și temperaturile extreme
În schimb, așa-numitele substanțe refractare – cele cu puncte de topire foarte ridicate – sunt măsurate prin introducerea unei tije lungi în interiorul unei cavități de corp negru și trecerea unui curent electric prin tijă pentru a o încălzi sau prin strălucirea unor lasere pe centrul acesteia. Observațiile radiației din partea cea mai fierbinte a materialului sunt folosite pentru a măsura temperatura la care acesta se topește, dar obținerea unor citiri precise poate fi o provocare.
Spre deosebire de elemente, unde avem o listă completă, există întotdeauna mai mulți compuși de descoperit. Prin urmare, doar pentru că HfCN are cel mai înalt punct de topire dintre toți compușii pe care îi cunoaștem, nu înseamnă că nu va fi depășit în cele din urmă.
Căutarea celor mai refractare materiale nu înseamnă doar doborârea unor recorduri. Navele spațiale care se întorc prin atmosferă sau vehiculele hipersonice propuse au nevoie de toată protecția posibilă, iar punctele de topire mai ridicate joacă un rol important, scrie IFL Science.
Vă recomandăm să mai citiți și:
Un studiu a identificat o nouă cauză pentru topirea gheții din Antarctica
Ghețarii elvețieni trec prin cea mai mare rată de topire din istorie
Un mister-cheie al chimiei fizice ar putea fi rezolvat după 200 de ani
Cercetătorii au descoperit că plantele încalcă regulile biochimiei și „iau decizii în secret”