Puntos de fusión y ebullición de materiales impares

Esta es una pregunta interesante, porque no hay una respuesta simple: están sucediendo muchas cosas diferentes. Una respuesta rápida es que muchos materiales no exhiben puntos de fusión claros porque el calentamiento los convierte en otra cosa antes de que puedan derretirse. Aquí hay un par de ejemplos:

Generalmente, las sustancias puras tienen puntos de fusión y ebullición simples y bien definidos. Pero hay muchas excepciones. Un ejemplo clave es el yeso-CaSO4. 2H2O - sulfato de calcio dihidrato. Cuando se calienta, primero se deshidrata en dos pasos. Inicialmente pierde 1,5 de las moléculas de agua en forma de vapor, luego en una segunda fase pierde la última 1/2 molécula de agua en forma de vapor. Cuando se completa esta deshidratación, el compuesto restante no es el compuesto con el que comenzamos, ahora es CaSO4. Y si continúa el calentamiento, gran parte del CaSO4 se descompondrá, produciendo CaO (sólido) y SO3 (vapor). Eventualmente, se observará algo de fusión, pero el material derretido en realidad será una mezcla de CaO y CaSO4.

Hay una descripción muy detallada aquí: http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/27/jresv27n2p191_A1b.pdf

Para materiales más complicados, ocurren procesos similares, aunque no siempre tan predecibles. Su última pregunta fue sobre la madera. A medida que la madera se calienta, primero se seca como dijiste, es decir, el agua libre dentro de la madera hierve y sale como vapor (no es agua químicamente unida como en el yeso). Luego, a medida que continúa el calentamiento, la celulosa y otras moléculas orgánicas complejas se descomponen térmicamente, produciendo una gran cantidad de compuestos orgánicos livianos como metano, butano, propano, alcoholes, etc. Estos son esencialmente pequeños fragmentos de moléculas que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno que romper y flotar lejos. Si hay oxígeno presente, estos se quemarán para producir más calor para acelerar el proceso de descomposición, pero incluso sin oxígeno se producirá esta descomposición.

Eventualmente, no se pueden liberar más hidrocarburos livianos y nos quedamos con carbono y varios oligoelementos, incluidos potasio, calcio, magnesio, etc. Esto es carbón vegetal. El calentamiento continuo puede eventualmente llegar al punto en que estos materiales se derriten, pero lo que queda ya no es madera, es carbón y algunas otras cosas, por lo que no hay un punto en el que la "madera" se derrita.

Esto realmente no tiene sentido porque los puntos de ebullición son cantidades "bien definidas". Puedo hervir agua, informar la temperatura cuando hierve y desafiarte a reproducirla en tu ciudad natal con agua "diferente". Puede repetir el experimento y descubrir que el agua hervirá a la misma temperatura (en realidad, las sustancias hierven/congelan/etc. en rangos bastante estrechos, no en puntos específicos, pero ese es otro problema).

En definitiva, no hay un "ladrillo" bien definido, se puede hacer con paja o sin paja, y el papel puede tener ácido o no tener ácido, etc...

¿Sería capaz de reproducir empíricamente cualquier resultado obtenido a partir de un material homogéneo compuesto de muchas partes donde estas porciones se mantienen constantemente en proporción entre sí entre muestras? Es importante que el material en este caso sea como mínimo homogéneo porque en las escalas pequeñas el material se verá muy diferente si no lo es (esto sería como comparar manzanas con naranjas). Como en su ejemplo, el cartón no es homogéneo, por lo que a pequeña escala notará que las distintas partes hierven (o se queman) a diferentes temperaturas (el papel seguramente actuará de manera diferente que el pegamento). Pero, ¿y el pegamento? El pegamento A hervirá a una temperatura diferente que el pegamento B, ¡absolutamente! Esto se rige por los componentes.

En una nota al margen, para los gases sabemos mucho sobre "gases compuestos", consulte la Ley de Raoult, por ejemplo.

No estoy seguro de centrarme en el cambio de fase de líquido a gas. Sublimación, parece mejor portado. He oído que algunas aleaciones no tienen puntos de fusión bien definidos. No sé si algo así ocurre en la sublimación. Pero imagine una red cristalina formada por dos sustancias bastante diferentes. En este caso parece que el material que se sublima a una temperatura más baja inducirá al otro a sublimar a una temperatura mucho más baja. Dado que, después de todo, las dos sustancias se mantendrían entre sí en la red. Uno comienza a preguntarse cuál es exactamente la causa de que ocurra una transición de fase de sólido a gas. Tan solo un pequeño cambio de temperatura provoca un cambio brusco de estado. Aparentemente, este fenómeno maximiza la entropía del sistema y su entorno.

Creo que está haciendo una pregunta de física en un foro de física, por lo que las respuestas pueden formularse de acuerdo con los principios de la física. Pero el hecho es que en sus materiales compuestos habrá reacciones químicas que ocurrirán antes de muchos puntos de fusión o sublimación.

La física describe muy bien lo que podría sucederle a cualquier molécula en particular en un punto de temperatura/presión, pero para pasar de STP a ese punto, la molécula con la que comenzó puede que ya no esté allí.

Es un problema similar a demostrar el punto de ebullición del agua, en una olla hecha de Cesio. En lugar de ver hervir agua, boom y todos en la habitación se queman, envenenan y son radiactivos. Con sus ejemplos de materiales cotidianos, la física no se puede estudiar de forma aislada debido a los factores atenuantes que, en este caso, son factores químicos.

Por cierto, los científicos tienen el mismo problema general al tratar de demostrar propiedades químicas simples en algo más complejo, como un organismo vivo. Por ejemplo, si intentara inyectarse bicarbonato de sodio y luego vinagre en su brazo para ver si burbujeaba algo de hidrógeno, probablemente se encontraría con una variedad de problemas operativos antes de que el experimento llegara muy lejos.