Smeltpunt is de temperatuur waarbij een vaste stof in een vloeistof verandert. In theorie is het smeltpunt van een vaste stof hetzelfde als het vriespunt van de vloeistof - het punt waarop het in een vaste stof verandert. IJs is bijvoorbeeld een vaste vorm van water die smelt bij 0 graden Celsius/32 graden Fahrenheit en verandert in zijn vloeibare vorm. Water bevriest bij dezelfde temperatuur en verandert in ijs. Het is moeilijk om vaste stoffen te verhitten tot temperaturen boven hun smeltpunt, dus het vinden van het smeltpunt is een goede manier om een stof te identificeren.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Moleculaire samenstelling, aantrekkingskracht en de aanwezigheid van onzuiverheden kunnen allemaal het smeltpunt van stoffen beïnvloeden.
Samenstelling van moleculen
Wanneer moleculen dicht op elkaar zijn gepakt, heeft een stof een hoger smeltpunt dan een stof met moleculen die niet goed verpakt zijn. Symmetrische neopentaanmoleculen hebben bijvoorbeeld een hoger smeltpunt dan isopentaan, waarin moleculen zich niet goed verpakken. Moleculaire grootte beïnvloedt ook het smeltpunt. Wanneer andere factoren gelijk zijn, smelten kleinere moleculen bij lagere temperaturen dan grotere moleculen. Het smeltpunt van ethanol is bijvoorbeeld -114,1 graden Celsius/-173,4 graden Fahrenheit, terwijl het smeltpunt van het grotere ethylcellulosemolecuul is 151 graden Celsius/303,8 graden Fahrenheit.
Macromoleculen hebben gigantische structuren die bestaan uit vele niet-metalen atomen die door covalente bindingen met aangrenzende atomen zijn verbonden. Stoffen met gigantische covalente structuren, zoals diamant, grafiet en silica, hebben extreem hoge smeltpunten omdat verschillende sterke covalente bindingen moeten worden verbroken voordat ze kunnen smelten.
Kracht van aantrekkingskracht
Een sterke aantrekkingskracht tussen moleculen resulteert in een hoger smeltpunt. Over het algemeen hebben ionische verbindingen een hoog smeltpunt omdat de elektrostatische krachten die de ionen verbinden - de ion-ion-interactie - sterk zijn. In organische verbindingen leidt de aanwezigheid van polariteit, vooral waterstofbinding, meestal tot een hoger smeltpunt. De smeltpunten van polaire stoffen zijn hoger dan de smeltpunten van niet-polaire stoffen met vergelijkbare afmetingen. Het smeltpunt van jodiummonochloride, dat polair is, is bijvoorbeeld 27 graden Celsius/80,6 graden Fahrenheit, terwijl het smeltpunt van broom, een niet-polaire stof, -7,2 graden Celsius/19,04 graden is Fahrenheit.
Aanwezigheid van onzuiverheden
Onzuivere vaste stoffen smelten bij lagere temperaturen en kunnen ook smelten over een groter temperatuurbereik, ook wel smeltpuntverlaging genoemd. Het smeltpuntbereik voor zuivere vaste stoffen is smal, meestal slechts 1 tot 2 graden Celsius, bekend als een scherp smeltpunt. Onzuiverheden veroorzaken structurele defecten waardoor de intermoleculaire interacties tussen de moleculen gemakkelijker te overwinnen zijn. Een scherp smeltpunt is vaak een bewijs dat een monster redelijk zuiver is, en een breed smeltbereik is het bewijs dat het niet zuiver is. Een puur organisch kristal heeft bijvoorbeeld uniforme moleculen, perfect op elkaar gepakt. De kristallen zijn echter onzuiver wanneer ze voorkomen in een mengsel van twee verschillende organische moleculen omdat ze niet goed bij elkaar passen. Er is meer warmte nodig om de pure structuur te laten smelten.