熔点

化学

róng diǎn

熔点是固体转变为液体的温度;对纯净物而言,它是一种可用于鉴别物质的固定物理性质。

Visualization

Definition

熔点是固体转变为液体的确切温度;对纯净物而言,熔点与凝固点是同一个温度,唯一的区别在于变化发生的方向;熔点标志着在给定压强下固相与液相达到平衡的温度,所以加热会使固体熔化、放热会使液体凝固,而温度本身并不改变。熔点是一种不依赖样品大小的强度物理性质,可以用来鉴别纯净物,因为杂质会使熔点降低并使熔程变宽;严格来说,熔点是固相与液相吉布斯自由能相等的温度,$T_m = \Delta H_{fus}/\Delta S_{fus}$,既反映了熔化时需要克服的晶格能,也反映了获得的熵;熔点会随压强通过克拉珀龙方程 $dT/dP = T\Delta V/\Delta H$ 而变化,对大多数物质而言熔点随压强升高而升高,但对结冰会膨胀的水来说,熔点却随压强升高而降低。

Example

冰在 $0^\circ\text{C}$ 熔化,巧克力大约在 $34^\circ\text{C}$ 熔化,正好略低于体温,这也是它会在你口中融化的原因;金则在 $1064^\circ\text{C}$ 熔化。氯化钠的熔点为 $801^\circ\text{C}$,因为它的离子之间吸引力很强;蔗糖在约 $186^\circ\text{C}$ 熔化并分解,石蜡则在约 $60^\circ\text{C}$ 熔化;在周期表第 $3$ 周期从左到右,熔点先从钠($98^\circ\text{C}$,金属键较弱)上升到硅($1414^\circ\text{C}$,原子晶体),随后急剧下降到磷($44^\circ\text{C}$)、硫($115^\circ\text{C}$)和氯($-102^\circ\text{C}$),这几种元素仅靠微弱的色散力结合。

Key Insight

钨是所有金属中熔点最高的,达 $3422^\circ\text{C}$,这正是它被选用作灯泡灯丝、能在白炽状态下发光而不熔化的原因。有机化学家一个世纪以来都依靠混合熔点法来确定化合物的身份:把未知样品与真品样品混合研磨,如果熔点依然清晰、不变,就证明两者是同一种物质;如果熔程降低、变宽,就证明两者不同,这种技术早在光谱学出现之前就已经存在了。