Hvilke faktorer påvirker smeltepunktet?

Smeltepunktet er den temperatur, hvorved et faststof bliver til en væske. I teorien er smeltepunktet for et faststof det samme som væskens frysepunkt - det punkt, hvor det bliver til et faststof. Is er f.eks. En fast form for vand, som smelter ved 0 grader Celsius /32 grader Fahrenheit og ændres til dens flydende form. Vandet fryser ved samme temperatur og bliver til is. Det er svært at opvarme faste stoffer til temperaturer over deres smeltepunkter, så at finde smeltepunktet er en god måde at identificere et stof på.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Molekylær sammensætning, tiltrækningskraft og tilstedeværelse af urenheder kan alle påvirke smeltepunktet af stoffer.

Sammensætning af molekyler

Når molekyler er tæt pakket sammen, har et stof et højere smeltepunkt end et stof med molekyler, der ikke pakker godt For eksempel har symmetriske neopentanmolekyler et højere smeltepunkt end isopentan, hvor molekyler ikke pakker godt. Molekylstørrelsen påvirker også smeltepunktet. Når andre faktorer er ens, smelter mindre molekyler ved lavere temperaturer end større molekyler. For eksempel er smeltepunktet for ethanol -114,1 grader Celsius /-173,4 grader Fahrenheit, mens smeltepunktet for det større ethylcellulose molekyle er 151 grader Celsius /303,8 grader Fahrenheit.

Makromolekyler har gigantiske strukturer lavet af mange ikke-metalatomer forbundet med tilstødende atomer ved kovalente bindinger. Stoffer med kæmpe kovalente strukturer, såsom diamant, grafit og silica, har ekstremt høje smeltepunkter, fordi flere stærke kovalente bindinger skal brydes, før de kan smelte.

En stærk attraktion mellem molekyler resulterer i et højere smeltepunkt. I almindelighed har ioniske forbindelser høje smeltepunkter, fordi de elektrostatiske kræfter, der forbinder ionerne - ionion-interaktionen - er stærke. I organiske forbindelser fører tilstedeværelsen af ​​polaritet, især hydrogenbinding, normalt til et højere smeltepunkt. Smeltepunkterne for polære stoffer er højere end smeltepunkterne for ikke-polære stoffer med tilsvarende størrelser. For eksempel er smeltepunktet for jodmonochlorid, som er polært, 27 grader Celsius /80,6 grader Fahrenheit, mens smeltepunktet for brom, et ikke-polært stof, er -7,2 grader Celsius /19,04 grader Fahrenheit.

Tilstedeværelse af urenheder

Ure faste stoffer smelter ved lavere temperaturer og kan også smelte over et bredere temperaturområde, kendt som smeltepunktsdepression. Smeltepunktsintervallet for rene faste stoffer er smalt, normalt kun 1 til 2 grader Celsius, kendt som et skarpt smeltepunkt. Urenheder forårsager strukturelle defekter, der gør det lettere at overvinde de intermolekylære interaktioner mellem molekylerne. Et skarpt smeltepunkt er ofte tegn på, at en prøve er ret ren, og et bredt smelteområde er bevis for, at det ikke er rent. For eksempel har en ren organisk krystal ensartede molekyler, perfekt pakket sammen. Krystallerne er imidlertid urene, når de forekommer i en blanding af to forskellige organiske molekyler, fordi de ikke passer godt sammen. Det kræver mere varme at smelte den rene struktur.