Temperatura topnienia elementu występuje wtedy, gdy przekształca się z formy stałej w ciecz. Metale, które są fizycznie elastycznymi elementami, które mogą przewodzić ciepło i elektryczność, mają tendencję do bycia stałymi w temperaturze pokojowej ze względu na ich stosunkowo wysoką temperaturę topnienia. Niemetale, które są fizycznie słabymi i słabymi przewodnikami ciepła i elektryczności, mogą być stałe, ciekłe lub gazowe, w zależności od pierwiastka. Temperatury topnienia zarówno metali, jak i niemetali są bardzo zróżnicowane, ale metale mają tendencję do topienia się w wyższych temperaturach.
Wzory temperatury topnienia
Gdy uwzględnisz temperatury topnienia wszystkich pierwiastków w układzie okresowym, wyłania się wzór. Gdy poruszasz się od lewej do prawej po okresie – w poziomym rzędzie – temperatura topnienia elementów zaczyna rosnąć, a następnie osiągają szczyt w grupie 14 – pionowej kolumnie z węglem u góry – i ostatecznie zmniejszają się, gdy zbliżasz się do prawej ręki right bok. Gdy poruszasz się od góry do dołu na stole, wzór wzrostu i opadania staje się mniejszy, co oznacza, że elementy w niższych okresach mają bardziej podobne punkty topnienia.
Rodzaje wiązania zwiększające temperaturę topnienia
Istnieją dwa rodzaje wiązania, które prowadzą do wyższych temperatur topnienia: kowalencyjne i metaliczne. Wiązania kowalencyjne występują, gdy pary elektronów są równo dzielone między atomami i przyciągają atomy jeszcze bliżej siebie, jeśli w grę wchodzi wiele par elektronów. Wiązania metaliczne obejmują elektrony, które są zdelokalizowane: unoszą się między wieloma atomami, a nie tylko dwoma, a dodatnio naładowane jądra są mocno związane z otaczającym „morzem” elektronów.
Co obniża temperaturę topnienia
Ponieważ silne wiązania między atomami dają pierwiastkom wyższą temperaturę topnienia, prawdą jest również, że niższe temperatury topnienia są wynikiem słabszych wiązań lub braku wiązań między atomami. Rtęć, metal o najniższej temperaturze topnienia - -38,9 stopni Celsjusza lub -37,9 stopni Fahrenheita - nie może tworzyć żadnych wiązań, ponieważ ma zerowe powinowactwo do elektronów. Wiele niemetali, takich jak tlen i chlor, jest silnie elektroujemnych: mają wysokie powinowactwo do elektronów i skutecznie odrywają je od drugiego atomu, dzięki czemu wiązanie łatwo się zrywa. W rezultacie te niemetale mają temperaturę topnienia poniżej zera.
Metale ogniotrwałe
Chociaż wiele metali ma wysokie temperatury topnienia, istnieje wybrana grupa kilku pierwiastków, które mają wyjątkowo wysokie temperatury topnienia i są wytrzymałe fizycznie. Są to metale ogniotrwałe lub metale o temperaturze topnienia co najmniej 2000 stopni Celsjusza lub 3632 stopni Fahrenheita. Ze względu na swoją tolerancję na ciepło są stosowane w różnych urządzeniach, od mikroelektroniki po rakiety. Na przykład metale wolfram i molibden są rozważane jako materiały budowlane w elektrowniach ze względu na ich wyjątkowo wysoką temperaturę topnienia, która zapewnia ogromną odporność na ciepło.