אילו גורמים משפיעים על נקודת התכה?

נקודת התכה היא הטמפרטורה בה מוצק מוצק לנוזל. בתיאוריה, נקודת ההיתוך של מוצק זהה לנקודת הקפאה של הנוזל - הנקודה בה הוא הופך למוצק. לדוגמא, קרח הוא צורה מוצקה של מים הנמסים בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס ומשתנה לצורתם הנוזלית. מים קופאים באותה טמפרטורה והופכים לקרח. קשה לחמם מוצקים לטמפרטורות מעל נקודות ההיתוך שלהם, ולכן מציאת נקודת ההיתוך היא דרך טובה לזהות חומר.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

הרכב מולקולרי, כוח המשיכה ונוכחות זיהומים יכולים להשפיע על נקודת ההיתוך של חומרים.

כאשר מולקולות ארוזות היטב יחד, לחומר יש נקודת התכה גבוהה יותר מאשר חומר בעל מולקולות שאינן אורזות היטב. לדוגמא, למולקולות ניאופנטן סימטריות נקודת התכה גבוהה יותר מאיזופנטן, בהן מולקולות אינן אורזות היטב. הגודל המולקולרי משפיע גם על נקודת ההיתוך. כאשר גורמים אחרים שווים, מולקולות קטנות יותר נמסות בטמפרטורות נמוכות יותר ממולקולות גדולות יותר. לדוגמא, נקודת ההתכה של אתנול היא -114.1 מעלות צלזיוס / -173.4 מעלות פרנהייט, ואילו נקודת ההיתוך של מולקולת התאי התאית הגדולה יותר היא 151 מעלות צלזיוס / 303.8 מעלות פרנהייט.

לקרומולקולות יש מבנים ענקיים המורכבים מאטומים רבים שאינם מתכתיים המחוברים לאטומים סמוכים על ידי קשרים קוולנטיים. לחומרים בעלי מבנים קוולנטיים ענקיים, כמו יהלום, גרפיט וסיליקה, נקודות התכה גבוהות במיוחד מכיוון שיש לשבור כמה קשרים קוולנטיים חזקים לפני שהם יכולים להמיס.

משיכה חזקה בין מולקולות מביאה לנקודת התכה גבוהה יותר. באופן כללי, לתרכובות יוניות יש נקודות התכה גבוהות מכיוון שהכוחות האלקטרוסטטיים המחברים את היונים - האינטראקציה בין יונים - הם חזקים. בתרכובות אורגניות, נוכחות של קוטביות, במיוחד קשירת מימן, מובילה בדרך כלל לנקודת התכה גבוהה יותר. נקודות ההיתוך של חומרים קוטביים גבוהות מנקודות ההיתוך של חומרים לא קוטביים בגדלים דומים. לדוגמא, נקודת ההיתוך של יוד מונוכר כלורי, שהיא קוטבית, היא 27 מעלות צלזיוס / 80.6 מעלות פרנהייט, בעוד שנקודת ההיתוך של ברום, חומר לא קוטבי, היא -7.2 מעלות צלזיוס / 19.04 מעלות פרנהייט.

מוצקים טמאים נמסים בטמפרטורות נמוכות יותר ועלולים גם להתמוסס בטווח טמפרטורות רחב יותר, המכונה דיכאון של נקודת התכה. טווח נקודות ההיתוך של מוצקים טהורים הוא צר, בדרך כלל רק 1 עד 2 מעלות צלזיוס, המכונה נקודת התכה חדה. זיהומים גורמים לפגמים מבניים המקלים על ההתגברות על האינטראקציות הבין מולקולריות בין המולקולות. נקודת התכה חדה היא לעתים קרובות עדות לכך שמדגם הוא טהור למדי, וטווח התכה רחב הוא עדות לכך שהוא אינו טהור. לדוגמא, קריסטל אורגני טהור כולל מולקולות אחידות, ארוזות בצורה מושלמת יחד. עם זאת, הגבישים טמאים כאשר הם מתרחשים בתערובת של שתי מולקולות אורגניות שונות מכיוון שהן אינן משתלבות היטב. נדרש יותר חום כדי להמיס את המבנה הטהור.