Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der ein Feststoff in eine Flüssigkeit übergeht. Theoretisch entspricht der Schmelzpunkt eines Feststoffs dem Gefrierpunkt einer Flüssigkeit – also dem Punkt, an dem sie fest wird. Eis ist beispielsweise eine feste Form von Wasser, das bei 0 Grad Celsius schmilzt und in seine flüssige Form übergeht. Wasser gefriert bei gleicher Temperatur und wird zu Eis. Es ist schwierig, Feststoffe auf Temperaturen über ihren Schmelzpunkt zu erhitzen, daher ist das Auffinden des Schmelzpunkts eine gute Möglichkeit, eine Substanz zu identifizieren.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die molekulare Zusammensetzung, die Anziehungskraft und das Vorhandensein von Verunreinigungen können alle den Schmelzpunkt von Substanzen beeinflussen.
Zusammensetzung der Moleküle
Wenn Moleküle dicht gepackt sind, hat eine Substanz einen höheren Schmelzpunkt als eine Substanz mit Molekülen, die sich nicht gut packen. Zum Beispiel haben symmetrische Neopentan-Moleküle einen höheren Schmelzpunkt als Isopentan, in dem sich Moleküle nicht gut packen. Die Molekülgröße beeinflusst auch den Schmelzpunkt. Wenn andere Faktoren gleich sind, schmelzen kleinere Moleküle bei niedrigeren Temperaturen als größere Moleküle. Zum Beispiel beträgt der Schmelzpunkt von Ethanol -114,1 Grad Celsius/-173,4 Grad Fahrenheit, während der Schmelzpunkt des größeren Ethylcellulosemoleküls beträgt 151 Grad Celsius/303,8 Grad3.8 Fahrenheit.
Makromoleküle haben riesige Strukturen, die aus vielen Nichtmetallatomen bestehen, die durch kovalente Bindungen mit benachbarten Atomen verbunden sind. Stoffe mit riesigen kovalenten Strukturen wie Diamant, Graphit und Siliziumdioxid haben extrem hohe Schmelzpunkte, da mehrere starke kovalente Bindungen aufgebrochen werden müssen, bevor sie schmelzen können.
Anziehungskraft
Eine starke Anziehung zwischen Molekülen führt zu einem höheren Schmelzpunkt. Im Allgemeinen haben ionische Verbindungen hohe Schmelzpunkte, da die elektrostatischen Kräfte, die die Ionen verbinden – die Ion-Ion-Wechselwirkung – stark sind. In organischen Verbindungen führt das Vorhandensein von Polarität, insbesondere von Wasserstoffbrücken, normalerweise zu einem höheren Schmelzpunkt. Die Schmelzpunkte polarer Stoffe sind höher als die Schmelzpunkte unpolarer Stoffe ähnlicher Größe. Zum Beispiel beträgt der Schmelzpunkt von Jodmonochlorid, das polar ist, 27 Grad Celsius/80,6 Grad Fahrenheit, während der Schmelzpunkt von Brom, einer unpolaren Substanz, -7,2 Grad Celsius/19,04 Grad beträgt Fahrenheit.
Vorhandensein von Verunreinigungen
Unreine Feststoffe schmelzen bei niedrigeren Temperaturen und können auch über einen breiteren Temperaturbereich schmelzen, bekannt als Schmelzpunkterniedrigung. Der Schmelzpunktbereich für reine Feststoffe ist eng, normalerweise nur 1 bis 2 Grad Celsius, bekannt als scharfer Schmelzpunkt. Verunreinigungen verursachen Strukturdefekte, die es leichter machen, die intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den Molekülen zu überwinden. Ein scharfer Schmelzpunkt ist oft ein Beweis dafür, dass eine Probe ziemlich rein ist, und ein breiter Schmelzbereich ist ein Beweis dafür, dass sie nicht rein ist. Zum Beispiel hat ein reiner organischer Kristall einheitliche Moleküle, die perfekt zusammengepackt sind. Die Kristalle sind jedoch unrein, wenn sie in einer Mischung aus zwei verschiedenen organischen Molekülen vorkommen, weil sie nicht gut zusammenpassen. Es braucht mehr Hitze, um die reine Struktur zu schmelzen.