Il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido si trasforma in liquido. In teoria, il punto di fusione di un solido è lo stesso del punto di congelamento del liquido, il punto in cui si trasforma in solido. Ad esempio, il ghiaccio è una forma solida di acqua che si scioglie a 0 gradi Celsius/32 gradi Fahrenheit e cambia nella sua forma liquida. L'acqua si congela alla stessa temperatura e si trasforma in ghiaccio. È difficile riscaldare i solidi a temperature superiori ai loro punti di fusione, quindi trovare il punto di fusione è un buon modo per identificare una sostanza.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
La composizione molecolare, la forza di attrazione e la presenza di impurità possono influenzare il punto di fusione delle sostanze.
Composizione delle molecole
Quando le molecole sono strettamente impacchettate insieme, una sostanza ha un punto di fusione più alto di una sostanza con molecole che non si impacchettano bene. Ad esempio, le molecole di neopentano simmetriche hanno un punto di fusione più alto dell'isopentano, in cui le molecole non si impacchettano bene. La dimensione molecolare influisce anche sul punto di fusione. Quando altri fattori sono uguali, le molecole più piccole si sciolgono a temperature inferiori rispetto alle molecole più grandi. Ad esempio, il punto di fusione dell'etanolo è -114,1 gradi Celsius/-173,4 gradi Fahrenheit, mentre il punto di fusione della molecola di etilcellulosa più grande è 151 gradi Celsius/303,8 gradi Fahrenheit.
Le macromolecole hanno strutture giganti costituite da molti atomi non metallici uniti ad atomi adiacenti da legami covalenti. Le sostanze con strutture covalenti giganti, come il diamante, la grafite e la silice, hanno punti di fusione estremamente elevati perché diversi legami covalenti forti devono essere rotti prima che possano fondersi.
Forza di attrazione
Una forte attrazione tra le molecole determina un punto di fusione più alto. In generale, i composti ionici hanno punti di fusione elevati perché le forze elettrostatiche che collegano gli ioni - l'interazione ione-ione - sono forti. Nei composti organici, la presenza di polarità, in particolare il legame idrogeno, di solito porta a un punto di fusione più alto. I punti di fusione delle sostanze polari sono superiori ai punti di fusione delle sostanze non polari con dimensioni simili. Ad esempio, il punto di fusione del monocloruro di iodio, che è polare, è 27 gradi Celsius/80,6 gradi Fahrenheit, mentre il punto di fusione del bromo, una sostanza non polare, è -7,2 gradi Celsius/19,04 gradi Fahrenheit.
Presenza di impurità
I solidi impuri fondono a temperature più basse e possono anche fondere in un intervallo di temperature più ampio, noto come depressione del punto di fusione. L'intervallo del punto di fusione per i solidi puri è ristretto, di solito solo da 1 a 2 gradi Celsius, noto come punto di fusione acuto. Le impurità causano difetti strutturali che rendono più facili da superare le interazioni intermolecolari tra le molecole. Un punto di fusione acuto è spesso la prova che un campione è abbastanza puro e un ampio intervallo di fusione è la prova che non è puro. Ad esempio, un cristallo organico puro ha molecole uniformi, perfettamente impacchettate insieme. Tuttavia, i cristalli sono impuri quando si trovano in una miscela di due diverse molecole organiche perché non si adattano bene insieme. Ci vuole più calore per fondere la struttura pura.