¿Qué factores afectan el punto de fusión?

El punto de fusión es la temperatura a la que un sólido se convierte en líquido. En teoría, el punto de fusión de un sólido es el mismo que el punto de congelación del líquido, el punto en el que se convierte en sólido. Por ejemplo, el hielo es una forma sólida de agua que se derrite a 0 grados Celsius / 32 grados Fahrenheit y cambia a su forma líquida. El agua se congela a la misma temperatura y se convierte en hielo. Es difícil calentar sólidos a temperaturas superiores a sus puntos de fusión, por lo que encontrar el punto de fusión es una buena forma de identificar una sustancia.

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La composición molecular, la fuerza de atracción y la presencia de impurezas pueden afectar el punto de fusión de las sustancias.

Cuando las moléculas están muy juntas, una sustancia tiene un punto de fusión más alto que una sustancia con moléculas que no se compactan bien. Por ejemplo, las moléculas simétricas de neopentano tienen un punto de fusión más alto que el isopentano, en el que las moléculas no se compactan bien. El tamaño molecular también afecta el punto de fusión. Cuando otros factores son iguales, las moléculas más pequeñas se funden a temperaturas más bajas que las moléculas más grandes. Por ejemplo, el punto de fusión del etanol es -114,1 grados Celsius / -173,4 grados Fahrenheit, mientras que el punto de fusión de la molécula de etilcelulosa más grande es de 151 grados Celsius / 303,8 grados Fahrenheit.

Las macromoléculas tienen estructuras gigantes compuestas por muchos átomos no metálicos unidos a átomos adyacentes por enlaces covalentes. Las sustancias con estructuras covalentes gigantes, como el diamante, el grafito y la sílice, tienen puntos de fusión extremadamente altos porque deben romperse varios enlaces covalentes fuertes antes de que puedan fundirse.

Una fuerte atracción entre moléculas da como resultado un punto de fusión más alto. En general, los compuestos iónicos tienen puntos de fusión altos porque las fuerzas electrostáticas que conectan los iones, la interacción ion-ion, son fuertes. En compuestos orgánicos, la presencia de polaridad, especialmente enlaces de hidrógeno, generalmente conduce a un punto de fusión más alto. Los puntos de fusión de las sustancias polares son más altos que los puntos de fusión de las sustancias apolares con tamaños similares. Por ejemplo, el punto de fusión del monocloruro de yodo, que es polar, es de 27 grados Celsius / 80,6 grados. Fahrenheit, mientras que el punto de fusión del bromo, una sustancia no polar, es de -7,2 grados Celsius / 19,04 grados Fahrenheit.

Los sólidos impuros se derriten a temperaturas más bajas y también pueden derretirse en un rango de temperatura más amplio, conocido como depresión del punto de fusión. El rango del punto de fusión para los sólidos puros es estrecho, generalmente solo de 1 a 2 grados Celsius, conocido como punto de fusión agudo. Las impurezas provocan defectos estructurales que facilitan la superación de las interacciones intermoleculares entre las moléculas. Un punto de fusión agudo es a menudo evidencia de que una muestra es bastante pura, y un rango de fusión amplio es evidencia de que no es pura. Por ejemplo, un cristal orgánico puro tiene moléculas uniformes, perfectamente empaquetadas. Sin embargo, los cristales son impuros cuando se encuentran en una mezcla de dos moléculas orgánicas diferentes porque no encajan bien entre sí. Se necesita más calor para derretir la estructura pura.