Fusión
La fusión es el cambio de fase de sólido a líquido que ocurre cuando un sólido absorbe suficiente calor para que sus partículas se liberen de sus posiciones fijas.
Definition
La fusión, o derretimiento, es el cambio de fase de sólido a líquido que ocurre cuando una sustancia absorbe suficiente energía térmica para que sus partículas se liberen de sus posiciones fijas y empiecen a fluir, ocurriendo en el punto de fusión, una propiedad física característica, durante la cual la temperatura se mantiene estable mientras la energía añadida afloja las partículas en lugar de calentarlas más. Ocurre a la temperatura donde las energías libres de Gibbs del sólido y el líquido son iguales, $T_m = \Delta H_{fus}/\Delta S_{fus}$, reflejando tanto la energía de red que se debe superar como la entropía ganada al fundirse, y se desplaza con la presión según el signo del cambio de volumen en la relación de Clausius-Clapeyron, mientras que las impurezas la bajan y la ensanchan, un fenómeno llamado descenso del punto de fusión.
Example
Un cubo de hielo dejado en la encimera se derrite formando un charco y una barra de chocolate se derrite en un bolsillo tibio, y sin embargo fundirse nunca hace que algo se vuelva acuoso en general, ya que el hierro fundido sigue siendo hierro líquido. El hielo se funde a $0^\circ\text{C}$, la mantequilla a aproximadamente $32^\circ\text{C}$, y el hierro a $1538^\circ\text{C}$, y fundir $10\text{ g}$ de hielo a $0^\circ\text{C}$ toma $3340\text{ J}$ de energía mientras que el agua resultante permanece a $0^\circ\text{C}$ hasta que todo se ha derretido. El cloruro de sodio, con $\Delta H_{fus} = 28.2\text{ kJ/mol}$ y un punto de fusión de $801^\circ\text{C}$, tiene $\Delta S_{fus} \approx 26\text{ J/mol}\cdot\text{K}$, mucho más alto que el del agua, reflejando su red iónica mucho más fuerte comparada con los enlaces de hidrógeno del agua.
Key Insight
La sal esparcida en una acera helada no calienta el hielo en absoluto; baja el punto de fusión del agua para que el hielo se derrita incluso por debajo de $0^\circ\text{C}$. Los sólidos amorfos como el vidrio no tienen un verdadero punto de fusión y en cambio se ablandan gradualmente mientras su viscosidad cae a lo largo de un rango de temperaturas, así que un punto de fusión definido y nítido en realidad es una firma del orden cristalino de largo alcance, que es exactamente por qué los químicos lo usan para verificar la pureza e identidad de un compuesto.