Претерпевает ли воск резкий фазовый переход при плавлении?

Полимеры, такие как воск, определенно претерпевают фазовые переходы. Вы спрашивали о парафиновом воске на масляной основе.

Парафиновый воск состоит из длинных стержнеобразных молекул, называемых линейными алканами с прямой цепью. Он тверд при комнатной температуре, но при очистке в виде жидкого парафина и соединении с водой он может действовать как жидкий кристалл, что усложняет его фазовую диаграмму.

Жидкий кристалл - это фаза сама по себе. Внутри жидкокристаллической фазы есть и другие фазы. В нематической фазе все длинные палочковидные молекулы парафина направлены в одном направлении, но не имеют позиционной структуры. В смектической фазе молекулы имеют тенденцию образовывать слои (например, скользкое мыло, которое собирается на дне мыльницы, представляет собой смектический жидкий кристалл). В холестерической фазе слои скручиваются вокруг воображаемой оси. Вот описание этих и других жидкокристаллических фаз: http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/lc/phase/phase.htm .

Фазовые диаграммы таких полимеров, как парафин, могут отличаться от знакомых вам фазовых диаграмм. В зависимости от того, как изменяется молекула парафина при рафинировании, будут меняться и его фазовые свойства. Он может быть жидким при комнатной температуре или твердым. Фазовая диаграмма может измениться, если парафин соединяется с водой, потому что при обработке другими материалами он может быть поверхностно-активным веществом/эмульгатором. Один конец молекулы может быть гидрофильным, а другой — гидрофобным, и в этом случае фазовая диаграмма будет изменена. В отличие от чистого элемента, парафин может иметь много фазовых диаграмм в зависимости от процесса переработки, в результате которого он был получен, добавок и других веществ, с которыми он сочетается.

Одна из причин, по которой вам может быть трудно заметить фазовые переходы воска, заключается в том, что тепло не проходит сразу через каплю воска. Внешние слои размягчаются и разжижаются первыми. Вот ссылка на исследование фазовых переходов в парафине: http://www.ijettjournal.org/volume-2/issue2/IJETT-V2I2P213.pdf .

Шоколад не является полимером, но недорогой шоколад можно смешать с парафином, чтобы придать ему полимероподобные качества, такие как блеск поверхности и гладкость. Когда вы имеете дело с составными веществами, такими как шоколад, на фазовой диаграмме может не отображаться зависимость давления от температуры. Например, вот ссылка на исследование шести полиморфных фаз шоколада: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11746-998-0245-y . А вот объяснение этих этапов: http://patentimages.storage.googleapis.com/WO2012135279A1/imgf000006_0001.png . Вот фазовая диаграмма, отображающая время охлаждения в зависимости от температуры, которая показывает, как шоколаду требуется оптимальное сочетание температуры и времени охлаждения для формирования наиболее желаемой фазовой структуры (прокрутите вниз до фазовой диаграммы):http://soft-matter.seas.harvard.edu/index.php/The_Science_of_Chocolate:_interactive_activities_on_phase_transitions,_emulsification,_and_nucleation .

Это сводится к тому, что лед — это кристалл, а воск (и шоколад) — это (стекловидный) полимероподобный материал.

Вот график жесткости полимера при его нагревании. В холодном состоянии полимер находится в стеклообразной фазе. При нагревании он переходит в «кожистую фазу» и начинает размягчаться. По мере нагревания материал становится все мягче, так как молекулярные связи ослабевают за счет дополнительной энергии.

Напротив, график для льда (или другого сопоставимого кристаллического материала) будет выглядеть как вертикальная скала. С одной стороны это лед (твердый), а с другой стороны жидкий.

На самом деле можно сказать, что воск никогда не замерзает: он просто становится все более вязкой жидкостью.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Как мне напомнили в комментариях, полимеры могут быть кристаллами, но обычно имеют стеклообразную конфигурацию, поэтому все ссылки на полимеры выше относятся к полимерам в стеклообразной конфигурации.

Лед имеет высокую температуру плавления, потому что это чистое вещество. Воск представляет собой смесь углеводородов с более высокой молекулярной массой, поэтому он не имеет такой же резкой температуры плавления. Хотя у меня есть опыт работы в нефтехимии, я мало работал с парафинами, поэтому не могу дать вам точную оценку состава, но подозреваю, что поиск в Интернете может дать более конкретные примеры.