Punt de fusió
El punt de fusió d'una substància és la temperatura a la que esta experimenta la transició del estat sòlit al líquit. En esta temperatura, les fases sòlida i líquida coexistixen en equilibri termodinàmic. El punt de fusió depén de la pressió i, per convenció, sol especificar-se a una pressió estàndar, generalment 1 atmòsfera (101.325 kPa).[1]
Quan es considera la transició inversa (de líquit a sòlit), es denomina punt de congelació o punt de solidificació. Per la capacitat d'algunes substàncies per a sobreenfriarse (permanéixer en estat líquit per baix del punt de fusió), estos valors poden no coincidir. Per esta raó, el método més comú per a determinar el punt de congelació característic d'una substància consistix en observar la desaparició de l'última fase sòlida durant el calfament (és dir, la fusió), en lloc de l'aparició de la primera fase sòlida durant el refredat.[2]
Termodinàmica de la fusió
[editar | editar còdic]Per a que un sòlit es funda, és necessari suministrar calor per a elevar la seua temperatura fins al punt de fusió. Una volta alcançat este punt, es requerix energia adicional per a completar la transició de fase; esta energia es denomina calor latent de fusió (ΔHfus). Durant la fusió, la temperatura del sistema permaneix constant fins que tota la fase sòlida s'ha transformat en líquit.[1]
Des del punt de vista termodinàmic, en el punt de fusió la energia lliure de Gibbs (ΔG) de les fases sòlida i líquida és igual (ΔG = 0). No obstant, la entalpia (H) i la entropía (S) aumenten durant la fusió (ΔH > 0, ΔS > 0). La relació entre estes magnituts ve donada per:
a on Tf és la temperatura de fusió. La fusió ocorre quan l'energia lliure de Gibbs del líquit es torna menor que la del sòlit. A una pressió donada, açò ocorre a una temperatura característica.[1]
Dependència en la pressió
[editar | editar còdic]El punt de fusió és sensible als canvis de pressió, encara que generalment en menor mida que el punt d'ebullició, ya que el canvi de volum (ΔV) associat a la fusió sol ser menut. La relació exacta ve donada per la relació de Clausius-Clapeyron:[1]
Per a la majoria de les substàncies, la fase sòlida és més densa que la líquida (ΔV < 0), per lo que el punt de fusió aumenta en aumentar la pressió. No obstant, existixen excepcions notables com el aigua, el silici, el germani, el gali i el bismut, en les que el sòlit és menys dens que el líquit (ΔV > 0). En estos casos, el punt de fusió disminuïx en aumentar la pressió, com s'ilustra en la gràfica per a l'aigua.
En canvis de pressió extremadament grans, estes variacions poden ser molt significatives. Per eixemple, el punt de fusió del silici a pressió ambiente (0.1 MPa) és de 1415 °C, pero a 10 GPa descendix a 1000 °C.[3]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Atkins, Peter (2018). «4. Phase equilibria», Physical Chemistry, 11ª edició, Oxford University Press. ISBN 978-0-19-876986-6.
- ↑ Journal of Experimental Biology.26(1)
- 57–64.
- ↑ Tonkov, E. Yu. and Ponyatovsky, E. G. (2005) Phase Transformations of Elements Under High Pressure, CRC Press, Boca Raton, p. 98 ISBN 0-8493-3367-9
- Este artícul conté una traducció derivada de «Punto de fusión» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.