ปัจจัยอะไรที่ส่งผลต่อจุดหลอมเหลว?

จุดหลอมเหลวคืออุณหภูมิที่ของแข็งกลายเป็นของเหลว ตามทฤษฎีแล้ว จุดหลอมเหลวของของแข็งจะเหมือนกับจุดเยือกแข็งของของเหลว ซึ่งเป็นจุดที่เปลี่ยนเป็นของแข็ง ตัวอย่างเช่น น้ำแข็งเป็นรูปของแข็งของน้ำที่ละลายที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส/32 องศาฟาเรนไฮต์และเปลี่ยนเป็นรูปของเหลว น้ำจะแข็งตัวที่อุณหภูมิเท่ากันและกลายเป็นน้ำแข็ง การทำให้ของแข็งร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวได้ยาก ดังนั้นการหาจุดหลอมเหลวจึงเป็นวิธีที่ดีในการระบุสาร

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

องค์ประกอบโมเลกุล แรงดึงดูด และการมีอยู่ของสิ่งเจือปนล้วนส่งผลต่อจุดหลอมเหลวของสาร

เมื่อโมเลกุลรวมตัวกันอย่างแน่นหนา สารจะมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าสารที่มีโมเลกุลที่อัดตัวได้ไม่ดี ตัวอย่างเช่น โมเลกุลนีโอเพนเทนแบบสมมาตรมีจุดหลอมเหลวที่สูงกว่าไอโซเพนเทน ซึ่งโมเลกุลจะอัดตัวได้ไม่ดี ขนาดโมเลกุลยังส่งผลต่อจุดหลอมเหลว เมื่อปัจจัยอื่นเท่ากัน โมเลกุลที่เล็กกว่าจะหลอมละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าโมเลกุลที่ใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่น จุดหลอมเหลวของเอทานอลคือ -114.1 องศาเซลเซียส/-173.4 องศาฟาเรนไฮต์ ในขณะที่ จุดหลอมเหลวของโมเลกุลเอทิลเซลลูโลสที่ใหญ่กว่าคือ 151 องศาเซลเซียส/303.8 องศา ฟาเรนไฮต์

โมเลกุลขนาดใหญ่มีโครงสร้างขนาดยักษ์ที่ประกอบด้วยอะตอมอโลหะจำนวนมากที่เชื่อมกับอะตอมที่อยู่ติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ สารที่มีโครงสร้างโควาเลนต์ขนาดยักษ์ เช่น เพชร กราไฟต์ และซิลิกา มีจุดหลอมเหลวสูงมาก เนื่องจากพันธะโควาเลนต์ที่แรงหลายตัวจะต้องแตกก่อนจึงจะละลายได้

แรงดึงดูดที่แข็งแกร่งระหว่างโมเลกุลส่งผลให้จุดหลอมเหลวสูงขึ้น โดยทั่วไป สารประกอบไอออนิกมีจุดหลอมเหลวสูง เนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิตที่เชื่อมต่อไอออน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาระหว่างไอออนกับไอออนมีความแข็งแรง ในสารประกอบอินทรีย์ การมีอยู่ของขั้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งพันธะไฮโดรเจน มักจะนำไปสู่จุดหลอมเหลวที่สูงขึ้น จุดหลอมเหลวของสารมีขั้วจะสูงกว่าจุดหลอมเหลวของสารไม่มีขั้วที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ตัวอย่างเช่น จุดหลอมเหลวของไอโอดีนโมโนคลอไรด์ซึ่งมีขั้วคือ 27 องศาเซลเซียส/80.6 องศา ฟาเรนไฮต์ในขณะที่จุดหลอมเหลวของโบรมีนซึ่งเป็นสารไม่มีขั้วอยู่ที่ -7.2 องศาเซลเซียส/19.04 องศา ฟาเรนไฮต์

ของแข็งที่ไม่บริสุทธิ์จะหลอมละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าและอาจหลอมละลายในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่า ซึ่งเรียกว่าจุดหลอมเหลวของจุดหลอมเหลว ช่วงจุดหลอมเหลวสำหรับของแข็งบริสุทธิ์นั้นแคบ โดยปกติจะมีเพียง 1 ถึง 2 องศาเซลเซียส หรือที่เรียกว่าจุดหลอมเหลวที่แหลมคม สิ่งเจือปนทำให้เกิดข้อบกพร่องทางโครงสร้างที่ทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลง่ายต่อการเอาชนะ จุดหลอมเหลวที่แหลมคมมักเป็นหลักฐานว่าตัวอย่างค่อนข้างบริสุทธิ์ และช่วงการหลอมเหลวที่กว้างเป็นหลักฐานว่าไม่บริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น คริสตัลออร์แกนิกบริสุทธิ์มีโมเลกุลที่เหมือนกันซึ่งถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ผลึกนั้นไม่บริสุทธิ์เมื่อเกิดขึ้นในส่วนผสมของโมเลกุลอินทรีย์สองชนิดที่ต่างกันเพราะไม่เข้ากันดี ต้องใช้ความร้อนมากขึ้นในการละลายโครงสร้างที่บริสุทธิ์