Sisältö
Sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine muuttuu nesteeksi. Teoriassa kiinteän aineen sulamispiste on sama kuin nesteen jäätymispiste - kohta, jossa se muuttuu kiinteäksi aineeksi. Esimerkiksi jää on kiinteä muoto vettä, joka sulaa 0 asteessa / 32 astetta Fahrenheit ja muuttuu nestemäiseksi. Vesi jäätyy samassa lämpötilassa ja muuttuu jääksi. Sen vaikea lämmittää kiinteitä aineita lämpötiloihin, jotka ovat korkeammat kuin niiden sulamispiste, joten sulamispisteen löytäminen on hyvä tapa tunnistaa aine.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Molekyylikoostumus, vetovoima ja epäpuhtauksien läsnäolo voivat kaikki vaikuttaa aineiden sulamispisteeseen.
Molekyylien koostumus
Kun molekyylit pakataan tiukasti yhteen, aineella on korkeampi sulamispiste kuin aineella, jonka molekyylit eivät pakata hyvin. Esimerkiksi symmetrisillä neopentaanimolekyyleillä on korkeampi sulamispiste kuin isopentanilla, joissa molekyylit eivät pakata hyvin. Molekyylikoko vaikuttaa myös sulamispisteeseen. Kun muut tekijät ovat samat, pienemmät molekyylit sulavat matalammissa lämpötiloissa kuin suuret. Esimerkiksi etanolin sulamispiste on -114,1 astetta / -173,4 astetta Fahrenheit, kun taas suuremman etyyliselluloosamolekyylin sulamispiste on 151 astetta / 303,8 astetta Fahrenheit.
Makromolekyyleillä on jättiläinen rakenne, joka koostuu monista ei-metallisista atomeista, jotka on liitetty vierekkäisiin atomiin kovalenttisilla sidoksilla. Aineilla, joilla on jättiläinen kovalentti rakenne, kuten timantti, grafiitti ja piidioksidi, on erittäin korkea sulamispiste, koska useat vahvat kovalenttiset sidokset on hajotettava ennen niiden sulamista.
Vetovoima
Vahva vetovoima molekyylien välillä johtaa korkeampaan sulamispisteeseen. Ioniyhdisteillä on yleensä korkea sulamispiste, koska ioneja yhdistävät sähköstaattiset voimat - ioni-ioni-vuorovaikutus - ovat voimakkaita. Orgaanisissa yhdisteissä napaisuuden esiintyminen, erityisesti vety-sidos, johtaa yleensä korkeampaan sulamispisteeseen. Polaaristen aineiden sulamispisteet ovat korkeammat kuin polaaristen aineiden, joiden koko on samanlainen, sulamispisteet. Esimerkiksi polaarisen jodimonokloridin sulamispiste on 27 celsiusastetta / 80,6 astetta Fahrenheit, kun taas ei-polaarisen aineen bromin sulamispiste on -7,2 astetta / 19,04 Fahrenheit-astetta.
Epäpuhtauksien esiintyminen
Epäpuhtaat kiinteät aineet sulavat matalammissa lämpötiloissa ja voivat myös sulaa laajemmalla lämpötila-alueella, jota kutsutaan sulamispisteen laskuksi. Puhtaiden kiintoaineiden sulamispistealue on kapea, yleensä vain 1 - 2 celsiusastetta, joka tunnetaan terävänä sulamispisteenä. Epäpuhtaudet aiheuttavat rakenteellisia vikoja, jotka helpottavat molekyylien välisiä molekyylien välisiä vuorovaikutuksia. Terävä sulamispiste on usein todiste siitä, että näyte on melko puhdasta, ja laaja sulamisalue on todiste siitä, että se ei ole puhdasta. Esimerkiksi puhtaalla orgaanisella kiteellä on yhtenäiset molekyylit, täydellisesti pakatut yhteen. Kiteet ovat kuitenkin epäpuhtaita, kun niitä esiintyy kahden eri orgaanisen molekyylin seoksessa, koska ne eivät sovi hyvin yhteen. Puhtaan rakenteen sulaminen vie enemmän lämpöä.