Punto de fusión

punto de fusión de un sólido está la gama de temperaturas en la cual cambia estado del sólido a líquido. Aunque la frase sugeriría una temperatura específica y se utiliza comúnmente e incorrectamente como tal en la mayoría de los libros de textos y de la literatura, los compuestos más cristalinos derriten realmente sobre una gama de algunos grados o menos. En el punto de fusión la fase sólida y líquida existe en equilibrio. Cuando está considerado como la temperatura del cambio reverso del líquido al sólido, él se refiere como punto de congelación. Debido a la capacidad de algunas sustancias a supercool, el punto de congelación no se considera ser una característica característica de una sustancia.

Fundamentales

Para la mayoría de las sustancias, el derretir y el congelar los puntos son esencialmente iguales. Por ejemplo, el punto de fusión y punto de congelación del elemento mercurio es 234.32 Kelvin (−38.83 °C o −37.89 °F). Sin embargo, ciertas sustancias poseen temperaturas de la transición del solid-liquid que diferencian. Por ejemplo, agar los derretimientos en el °C 85 (°F 185) y solidifican a partir del °C el 31 al °C 40 (°F 89.6 al °F 104); se conoce este proceso como histéresis.

Ciertos materiales, por ejemplo cristal, puede endurecer sin la cristalización; se llaman éstos sólidos amorfos. Los materiales amorfos tan bien como algunos polímeros no tienen un punto de fusión verdadero pues no hay cambio precipitado de la fase en ninguna temperatura específica. En lugar, hay un cambio gradual en su viscoelástico características sobre una gama de temperaturas. Tales materiales son caracterizados por a temperatura de transición de cristal contra cuál se puede definir áspero como el punto de la “rodilla” de la densidad del material gráfico de la temperatura.

El punto de fusión de hielo en 1 atmósfera de presión está muy cercano ^[1] a 0 °C (32 °F, 273.15 K), esto también se conoce como punto del hielo. En presencia de sustancias nucleating el punto de congelación del agua es igual que el punto de fusión, pero en ausencia de la poder del agua de los nucleators supercool al °C −42 (−43.6 °F, 231 K) antes de congelar.

Desemejante de punto que hierve, el punto de fusión es relativamente insensible a presión porque la transición sólida/líquida representa solamente un cambio en volumen pequeño.^[2]^[3] Los puntos de fusión son de uso frecuente caracterizar compuestos orgánicos y comprobar pureza. El punto de fusión de una sustancia pura es siempre más alto y tiene una gama más pequeña que el punto de fusión de una sustancia impura. Cuanto más la impureza es presente, más bajo es el punto de fusión y más amplio es la gama. Eventual, un punto de fusión mínimo será alcanzado. El cociente que se mezcla que da lugar al punto de fusión posible más bajo se conoce como punto eutéctico.

elemento químico con el punto de fusión más alto está tungsteno, en 3695 K (°F 3422 °C, 6192) haciéndolo excelente para el uso como filamentos en bombillas. A menudo-citado carbón no derrite en la presión ambiente pero sublima aproximadamente 4000 K; una fase líquida existe solamente sobre presiones de 10 MPa y 4300-4700 estimado K. Carburo del hafnium del tantalio (TA₄HfC₅) es a refractario compuesto con un punto muy de fusión elevada de 4488 K (°F 4215 °C, 7619).^[4] En el otro extremo de la escala, helio no congela en todos en la presión normal, incluso en las temperaturas infinitesimally cerca de cero absoluto; las presiones sobre la presión atmosférica normal de 20 veces son necesarias.

Medidas del punto de fusión

Muchos técnicas de laboratorio exista para la determinación de puntos de fusión. A Banco de Kofler es una tira del metal con un gradiente de la temperatura (temperatura ambiente de la gama a 300°C). Cualquier sustancia se puede colocar en una sección de la tira que revela su comportamiento termal en la temperatura en ese punto. Calorimetría de exploración diferenciada da la información sobre punto de fusión junto con su entalpia de la fusión.

Un aparato básico del punto de fusión para el análisis de sólidos cristalinos consiste en a baño del aceite con una ventana transparente (el diseño más básico: a Tubo de Thiele) y una lupa simple. Los varios granos de un sólido se colocan en un tubo de cristal fino y se sumergen parcialmente en el baño del aceite. Se calienta (y) se revuelve el baño del aceite y con la ayuda de derretir de la lupa (y fuente de luz externa) de los cristales individuales en cierta temperatura puede ser observado. En dispositivos contemporáneos, la muestra se coloca en un bloque de la calefacción, y se automatiza la detección óptica.

Termodinámica

No sólo es el aumento requerido calor la temperatura del sólido al punto de fusión, pero derretirse requiere el calor llamado calor de la fusión.

Desde un punto de vista de la termodinámica, en el punto de fusión el cambio adentro Gibbs libera energía ( $Δ G$ ) del material es cero, porque entalpia ( $H$ ) y entropía ( $S$ ) del material están aumentando ( $Δ H, Δ S > 0$ ). El fenómeno que derrite sucede cuando se convierte la energía libre de Gibbs del líquido más bajo que el sólido para ese material. En las varias presiones esto sucede en una temperatura específica. Puede también ser demostrado eso:

“ $T$ "," $Δ S$ “, y” $Δ H$ “en el antedicho sea respectivamente temperatura en el punto de fusión, cambio de entropía de derretir, y del cambio de entalpia de derretir.

Regla de Carnelley

En química orgánica Regla de Carnelley establecido en 1882 por Thomas Carnelley, indica eso alto simetría molecular se asocia al punto de fusión elevada ^[5]. Carnelley basó su regla en la examinación de 15.000 compuestos químicos. Por ejemplo para tres isómeros estructurales con fórmula molecular C₅H₁₂ los aumentos del punto de fusión en la serie isopentane °C −160 (113 K) n-pentane °C −129.8 (143 K) y neopentane °C −18 (255 K). Asimismo adentro xilenos y también dichlorobenzenes los aumentos del punto de fusión en la orden meta, ortho y entonces párrafos. Pyridine tiene una simetría más baja que benceno por lo tanto su punto de fusión más bajo pero el punto de fusión aumenta otra vez con diazine y triazines. Muchos jaula-como compuestos tienen gusto adamantane y cubane con alta simetría tenga puntos muy de fusión elevada.

Resultados de fusión elevada de un punto de un colmo calor de la fusión o un punto bajo entropía de la fusión o una combinación de ambos. En moléculas altamente simétricas la fase cristalina se embala denso con muchas interacciones intermoleculares eficientes dando por resultado un cambio más alto de la entalpia en derretir.