Punto de Fusión
El punto de fusión es la temperatura a la cual un sólido cambia a líquido; para una sustancia pura es una propiedad física fija usada para identificación.
Definition
El punto de fusión es la temperatura exacta a la cual un sólido se convierte en líquido, y para una sustancia pura es la misma temperatura que el punto de congelación, con la única diferencia siendo en qué dirección va el cambio; marca la temperatura a la cual el sólido y el líquido están en equilibrio a una presión dada, así que añadir calor funde el sólido y quitarlo congela el líquido sin que la temperatura misma cambie. Es una propiedad física intensiva, independiente del tamaño de la muestra, que puede identificar una sustancia pura ya que las impurezas la bajan y la ensanchan, y formalmente es la temperatura a la cual el sólido y el líquido tienen energía libre de Gibbs igual, $T_m = \Delta H_{fus}/\Delta S_{fus}$, reflejando tanto la energía de red superada al fundirse como la entropía ganada; se desplaza con la presión mediante la ecuación de Clapeyron, $dT/dP = T\Delta V/\Delta H$, subiendo con la presión para la mayoría de las sustancias pero bajando para el agua, que se expande al congelarse.
Example
El hielo se funde a $0^\circ\text{C}$, el chocolate se funde a aproximadamente $34^\circ\text{C}$, justo por debajo de la temperatura corporal, razón por la cual se derrite en tu boca, y el oro se funde a $1064^\circ\text{C}$. El cloruro de sodio se funde a $801^\circ\text{C}$ porque sus iones se atraen fuertemente entre sí, mientras que la sacarosa se funde y se descompone alrededor de $186^\circ\text{C}$ y la cera de parafina se funde cerca de $60^\circ\text{C}$, y a lo largo del período $3$ de la tabla periódica los puntos de fusión suben del sodio ($98^\circ\text{C}$, enlace metálico débil) al silicio ($1414^\circ\text{C}$, covalente en red) antes de caer bruscamente al fósforo ($44^\circ\text{C}$), el azufre ($115^\circ\text{C}$), y el cloro ($-102^\circ\text{C}$), todos sujetos solo por fuerzas de dispersión débiles.
Key Insight
El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de cualquier metal, $3422^\circ\text{C}$, razón exacta por la cual se eligió para los filamentos de las bombillas que brillan al rojo blanco sin fundirse. Los químicos orgánicos dependieron durante un siglo de un punto de fusión mixto para establecer la identidad de un compuesto: moler una muestra desconocida con una auténtica y encontrar que el punto de fusión se mantiene nítido y sin cambios prueba que son la misma sustancia, mientras que un rango deprimido y ensanchado prueba que son diferentes, una técnica que precede por completo a la espectroscopía.