Springen naar inhoud

Bevriezen van water


  • Log in om te kunnen reageren

#1

thijs vdp

    thijs vdp


  • 0 - 25 berichten
  • 1 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 juni 2004 - 16:37

Voor mijn eindwerk zou ik moeten weten hoe het juist komt dat water bevriest. Kan er iemand mij dit vertellen? Het is de bedoeling te weten wat er juist chemisch gebeurd bij het bevriezen van water.

Bedankt

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

ddd

    ddd


  • >100 berichten
  • 115 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 juni 2004 - 16:51

chemisch gezien gebeurt er niets.
het bevriezen is een fysisch proces waar bij vloeibaar water vast wordt.
wanneer de temperatuur het vriespunt van water bereikt zal het water
uitkristalliseren.
dit gebeurt door vorming van kiemen, als kleine onzuiverheden aanwezig zijn in
het water zullen op deze stofjes de watermoleculen zich ordenen in een kristal, en
zo verder groeien.
als er geen kiemen aanwezig zijn, kan je het water onderkoelen, het zal dan
vloeibaar blijven beneden het vriespunt. als je dan echter een kleine verstoring
teweegbrengt (geluid, stoot) kan plaatselijk zich een kristal vormen en zal door de
lage temperatuur het water ineens helemaal vast worden.

#3

Jorim

    Jorim


  • >5k berichten
  • 5079 berichten
  • Beheer

Geplaatst op 17 juni 2004 - 16:58

De veranderingen van vloeistof naar vast of gas worden faseveranderingen genoemd. Als een stof als water door een temperatuursverandering van fase verandert, verandert het fysische uiterlijk, maar de chemische eigenschappen niet. De chemische structuur blijft namelijk hetzelfde, maar de moleculen waaruit water bestaat zullen een stukje uit elkaar drijven. In de vaste fase zitten de watermoleculen dicht op elkaar, maar in de vloeibare fase zitten ze niet meteen op elkaar. Water wordt vloeibaar omdat de moleculen uit elkaar gaan zitten. Wanneer water van vloeistof in gas verandert, gaan de moleculen nog verder uit elkaar, daarom kunnen we het dan niet meer zien.

#4

Jantine_CF

    Jantine_CF


  • Chemieforum.nl erelid
  • 485 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 juni 2004 - 21:04

chemisch gezien gebeurt er niets.
het bevriezen is een fysisch proces waar bij vloeibaar water vast wordt.
wanneer de temperatuur het vriespunt van water bereikt zal het water
uitkristalliseren.
dit gebeurt door vorming van kiemen, als kleine onzuiverheden aanwezig zijn in
het water zullen op deze stofjes de watermoleculen zich ordenen in een kristal, en
zo verder groeien.
als er geen kiemen aanwezig zijn, kan je het water onderkoelen, het zal dan
vloeibaar blijven beneden het vriespunt. als je dan echter een kleine verstoring
teweegbrengt (geluid, stoot) kan plaatselijk zich een kristal vormen en zal door de
lage temperatuur het water ineens helemaal vast worden.

Hier is mijn vriend op afgestudeerd, fysische chemie. Hij deed onderzoek naar de bevriezingsverschijnselen van onderkoeld water. Ik zal hem eens vragen. :-k

#5

cheMister

    cheMister


  • >250 berichten
  • 266 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 juni 2004 - 09:19

In een ijskristal zijn er een maximum aan waterstofbruggen tussen de watermoleculen. als ijs smelt moeten sommige van die bindingen gebroken worden. Het enthalpieverschil tussen ijs en water komt bijna helemaal overeen met de energie die gebruikt wordt om deze H-bruggen te breken. Het entropieverschil in een smelt ligt in het feit dat vloeibaar water een meer random structuur heeft dan ijs.

ΔG= ΔH-TΔS
bij lage temperaturen (>273.15K) domineert ΔH
bij hoge temperaturen (<273.15K) is -TΔS groter dan ΔH

bij -10°C is ΔG=+213 J/mol ijs->water transitie is niet spontaan
bij 10°C is ΔG=-225J/mol ijs->water transitie is spontaan
bij 0°C is ΔG=0 ijs->water transitie in evenwicht

#6

hikikomori

    hikikomori


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 18 december 2004 - 23:05

De veranderingen van vloeistof naar vast of gas worden faseveranderingen genoemd. Als een stof als water door een temperatuursverandering van fase verandert, verandert het fysische uiterlijk, maar de chemische eigenschappen niet. De chemische structuur blijft namelijk hetzelfde, maar de moleculen waaruit water bestaat zullen een stukje uit elkaar drijven. In de vaste fase zitten de watermoleculen dicht op elkaar, maar in de vloeibare fase zitten ze niet meteen op elkaar. Water wordt vloeibaar omdat de moleculen uit elkaar gaan zitten. Wanneer water van vloeistof in gas verandert, gaan de moleculen nog verder uit elkaar, daarom kunnen we het dan niet meer zien.


Maar als ik logisch nadenk vertelt mijn verstand dan dat hij dat vreemd vindt, aangezien water net uitzet wanneer het bevroren wordt.
Hoe verklaar je dat?

Groeten,

#7

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 18 december 2004 - 23:27

Water vormt een vreemde uitzondering op de regel dat vaste stoffen dichter in elkaar zitten dan vloeistoffen: in vast water zitten de meest mogelijke waterstofbruggen, maar om dat voor elkaar te kunnen krijgen moeten de moleculen net iets verder uit elkaar gaan zitten dan in de vloeistof. Vandaar de uitzetting bij bevriezing, en vandaar dat ijs op water drijft. Vandaar ook dat ijs onder druk kan smelten.

#8

hikikomori

    hikikomori


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 19 december 2004 - 01:23

Kan je ook uitleggen waarom er meer H-bruggen zijn als de moleculen iets verder uit elkaar zitten?

#9

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 19 december 2004 - 09:39

Kan je ook uitleggen waarom er meer H-bruggen zijn als de moleculen iets verder uit elkaar zitten?

Ja dat lukt wel. In ijs zitten elk watermolecuul prachtig in het midden van een tetraedrische omringing door andere watermoleculen. Twee van de watermoleculen in die omringingen krijgen een waterstofbrug gedoneerd, en van de andere twee krijgt het centrale watermolecuul er een gedoneerd. Deze mooie omringing laat echter een beetje ruimte tussen de watermoleculen, ca. 10% meer dan in vloeibaar water waar alles door elkaar krioelt.

Die krioelende moleculen vormen niet elk precies 4 waterstofbruggen. Een groot deel is wel in 4 waterstofbruggen betrokken, maar af-en-toe moeten er worden verbroken om de moleculen ten opzichte van elkaar te laten bewegen. De gemiddelde levensduur van een waterstofbrug in water is geloof ik ~10ps.

Aangezien een gedeelte van de moleculen op elk moment dus "even" een waterstofbrug minder vormt, zijn het er in het totaal minder dan 4 per molecuul. Verder is de energie van de gemiddelde waterstofbrug iets minder gunstig, want die tetraedrische omringing in het ijs optimaliseert dat helemaal.

Als we de moleculen in ijs zo zouden opschuiven dat de 10% ruimte wordt opgevuld, worden de waterstofbruggen verbogen, en dat is energetisch niet gunstig. Wat gebeurt er dus als we ijs onder hoge druk zetten, en zo "dwingen" de vrije ruimte op te vullen? Dan smelt het...





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Vacatures