Temperatura topnienia to temperatura, w której ciało stałe zamienia się w ciecz. Teoretycznie temperatura topnienia ciała stałego jest taka sama jak temperatura zamarzania cieczy – punkt, w którym zamienia się w ciało stałe. Na przykład lód jest stałą postacią wody, która topi się w temperaturze 0 stopni Celsjusza/32 stopnie Fahrenheita i przechodzi w płynną postać. Woda zamarza w tej samej temperaturze i zamienia się w lód. Podgrzanie ciał stałych do temperatury powyżej ich temperatur topnienia jest trudne, więc znalezienie temperatury topnienia jest dobrym sposobem na identyfikację substancji.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Skład cząsteczkowy, siła przyciągania i obecność zanieczyszczeń mogą wpływać na temperaturę topnienia substancji.
Skład cząsteczek
Gdy cząsteczki są ciasno upakowane, substancja ma wyższą temperaturę topnienia niż substancja z cząsteczkami, które nie są dobrze upakowane. Na przykład symetryczne cząsteczki neopentanu mają wyższą temperaturę topnienia niż izopentan, w którym cząsteczki nie są dobrze upakowane. Wielkość cząsteczki wpływa również na temperaturę topnienia. Gdy inne czynniki są równe, mniejsze cząsteczki topią się w niższych temperaturach niż większe cząsteczki. Na przykład temperatura topnienia etanolu wynosi -114,1 stopnia Celsjusza/-173,4 stopnia Fahrenheita, podczas gdy temperatura topnienia większej cząsteczki etylocelulozy wynosi 151 stopni Celsjusza / 303,8 stopnia Fahrenheita.
Makrocząsteczki mają gigantyczne struktury złożone z wielu niemetalicznych atomów połączonych z sąsiednimi atomami wiązaniami kowalencyjnymi. Substancje o gigantycznych strukturach kowalencyjnych, takie jak diament, grafit i krzemionka, mają wyjątkowo wysokie temperatury topnienia, ponieważ kilka silnych wiązań kowalencyjnych musi zostać zerwanych, zanim będą mogły się stopić.
Siła przyciągania
Silne przyciąganie między cząsteczkami skutkuje wyższą temperaturą topnienia. Ogólnie związki jonowe mają wysokie temperatury topnienia, ponieważ siły elektrostatyczne łączące jony – oddziaływanie jon-jon – są silne. W związkach organicznych obecność polarności, zwłaszcza wiązania wodorowego, zwykle prowadzi do wyższej temperatury topnienia. Temperatury topnienia substancji polarnych są wyższe niż temperatury topnienia substancji niepolarnych o podobnych rozmiarach. Na przykład temperatura topnienia monochlorku jodu, który jest polarny, wynosi 27 stopni Celsjusza/80,6 stopnia Fahrenheita, podczas gdy temperatura topnienia bromu, substancji niepolarnej, wynosi -7,2 stopnia Celsjusza/19,04 stopnia Fahrenheita.
Obecność zanieczyszczeń
Zanieczyszczone ciała stałe topią się w niższych temperaturach i mogą również topić się w szerszym zakresie temperatur, znanym jako obniżenie temperatury topnienia. Zakres temperatury topnienia dla czystych ciał stałych jest wąski, zwykle tylko od 1 do 2 stopni Celsjusza, znany jako ostra temperatura topnienia. Zanieczyszczenia powodują defekty strukturalne, które ułatwiają przezwyciężenie interakcji międzycząsteczkowych między cząsteczkami. Ostra temperatura topnienia często świadczy o tym, że próbka jest dość czysta, a szeroki zakres topnienia świadczy o tym, że próbka nie jest czysta. Na przykład czysty kryształ organiczny ma jednolite cząsteczki, idealnie spakowane razem. Jednak kryształy są nieczyste, gdy występują w mieszaninie dwóch różnych cząsteczek organicznych, ponieważ nie pasują do siebie dobrze. Do stopienia czystej struktury potrzeba więcej ciepła.