Prácticamente todo el mundo ha visto la misma sustancia en estado sólido, líquido y gaseoso a la edad de quizás cinco años a más tardar: esa sustancia es agua. Por debajo de cierta temperatura (0 ° C o 32 ° F), el agua existe en un estado "congelado" como un sólido. Entre 0 ° C y 100 ° C (32 ° F a 212 ° F), el agua existe como un líquido, y más allá de su punto de ebullición de 100 ° C / 212 ° F, el agua existe como vapor de agua, un gas.
Otras sustancias que puede pensar que existen solo en un estado físico u otro, como un trozo de metal, también tienen puntos de fusión y ebullición característicos, que pueden ser bastante extremos en relación con las temperaturas diarias en Tierra.
La derritiendo y puntos de ebullición de elementos, como muchas de sus características físicas, dependen en gran medida de su posición en la tabla periódica de elementos y, por tanto, de su número atómico. Pero esta es una relación vaga, y otra información que puede recopilar de la tabla periódica de elementos ayuda a determinar el punto de fusión de un elemento dado.
Cambios de estado en el mundo de las ciencias físicas
Cuando un sólido pasa de una temperatura muy fría a una más cálida, sus moléculas asumen gradualmente más energía cinética. Cuando las moléculas del sólido alcanzan una energía cinética media suficiente, la sustancia se convierte en un líquido, en el que la sustancia es libre de cambiar de forma de acuerdo con su recipiente, así como gravedad. El líquido se ha derretido. (Ir en sentido contrario, de líquido a sólido, se llama congelación).
En el estado líquido, las moléculas pueden "deslizarse" unas sobre otras y no están fijas en su lugar, pero carecen de la energía cinética para escapar al medio ambiente. Sin embargo, una vez que la temperatura se vuelve lo suficientemente alta, las moléculas pueden escapar y alejarse, y la sustancia ahora es un gas. Solo las colisiones con las paredes del contenedor, si las hay, y entre sí limitan el movimiento de las moléculas de gas.
¿Qué influye en el punto de fusión de un elemento o molécula?
La mayoría de los sólidos asumen una forma a nivel molecular llamada sólido cristalino, hecho de una disposición repetida de moléculas fijadas en su lugar para crear una red cristalina. Los núcleos centrales de los átomos involucrados permanecen espaciados a una distancia fija en un patrón geométrico, como un cubo. Cuando se agrega suficiente energía a un sólido uniforme, esto supera la energía que "bloquea" los átomos en su lugar, y son libres para moverse.
Una variedad de factores contribuyen a los puntos de fusión de los elementos individuales, de modo que su posición en la tabla periódica es solo una guía aproximada, y también se deben considerar otras cuestiones. En definitiva, conviene consultar una tabla como la de Recursos.
Radio atómico y punto de fusión
Podría preguntarse si los átomos más grandes tienen puntos de fusión inherentemente más altos, siendo quizás más difíciles de romper debido a que contienen más materia. De hecho, esta tendencia no se observa, ya que prevalecen otros aspectos de los elementos individuales.
Los radios atómicos de los átomos tienden a aumentar de una fila a la siguiente, pero disminuyen a lo largo de la fila. Mientras tanto, los puntos de fusión aumentan a lo largo de las filas hasta un punto y luego caen bruscamente en ciertos puntos. El carbono (número atómico 6) y el silicio (14) pueden formar cuatro enlaces con relativa facilidad, pero los átomos que están un paso más arriba en la tabla no pueden y, como resultado, tienen puntos de fusión mucho más bajos.
¿Existe una tendencia de la tabla periódica del punto de ebullición?
También existe una relación aproximada entre el número atómico y el punto de ebullición de los elementos, con la "salta" a los puntos de ebullición más bajos dentro de las filas seguido de un aumento que ocurre aproximadamente en el mismo lugares. Notablemente, sin embargo, los puntos de ebullición de los gases nobles en la columna más a la derecha (período 18) son apenas más altos que sus puntos de fusión. ¡El neón, por ejemplo, existe como líquido solo entre 25 ° C y 27 ° C!