物质的熔点,即在一定压力下,纯物质的固态和液态呈平衡时的温度,也就是说在该压力和熔点温度下,纯物质呈固态的化学势和呈液态的化学势相等,而对于分散度极大的纯物质固态体系(纳米体系)来说,表面部分不能忽视,其化学势则不仅是温度和压力的函数,而且还与固体颗粒的粒径有关,属于热力学一级相变过程。
物理原理
熔点是固体将其物态由固态转变(熔化)为液态的温度,缩写为m.p.。而DNA分子的熔点一般可用Tm表示。进行相反动作(即由液态转为固态)的温度,称之为凝固点。与沸点不同的是,熔点受压力的影响很小。而大多数情况下一个物体的熔点就等于凝固点。
晶体开始融化时的温度叫做熔点。物质有晶体和非晶体,晶体有熔点,而非晶体则没有熔点。晶体又因类型不同而熔点也不同。一般来说晶体熔点从高到低为,原子晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。在分子晶体中又有比较特殊的,如水、氨气等。它们的分子间因为含有氢键而不符合“同主族元素的氢化物熔点规律性变化”的规律。
熔点是一种物质的一个物理性质。物质的熔点并不是固定不变的,有两个因素对熔点影响很大。
一是压强,平时所说的物质的熔点,通常是指一个大气压时的情况;如果压强变化,熔点也要发生变化。熔点随压强的变化有两种不同的情况。对于大多数物质,熔化过程是体积变大的过程,当压强增大时,这些物质的熔点要升高;对于像水这样的物质,与大多数物质不同,冰熔化成水的过程体积要缩小(金属铋、锑等也是如此)当压强增大时冰的熔点要降低。
另一个就是物质中的杂质,我们平时所说的物质的熔点,通常是指纯净的物质。但在现实生活中,大部分的物质都是含有其它的物质的,比如在纯净的液态物质中溶有少量其他物质,或称为杂质,即使数量很少,物质的熔点也会有很大的变化,例如水中溶有盐,熔点就会明显下降,海水就是溶有盐的水,海水冬天结冰的温度比河水低,就是这个原因。饱和食盐水的熔点可下降到约-22℃,北方的城市在冬天下大雪时,常常往公路的积雪上撒盐,只要这时的温度高于-22℃,足够的盐总可以使冰雪熔化,这也是一个利用熔点在日常生活中的应用。
熔点实质上是该物质固、液两相可以共存并处于平衡的温度,以冰熔化成水为例,在一个大气压下冰的熔点是0℃,而温度为0℃时,冰和水可以共存,如果与外界没有热交换,冰和水共存的状态可以长期保持稳定。在各种晶体中粒子之间相互作用力不同,因而熔点各不相同。同一种晶体,熔点与压强有关,一般取在1大气压下物质的熔点为正常熔点。在一定压强下,晶体物质的熔点和凝固点都相同。熔解时体积膨胀的物质,在压强增加时熔点就要升高。
在有机化学领域中,对于纯粹的有机化合物,一般都有固定熔点。即在一定压力下,固-液两相之间的变化都是非常敏锐的,初熔至全熔的温度不超过0.5~1℃(熔点范围或称熔距、熔程)。但如混有杂质则其熔点下降,且熔距也较长。因此熔点测定是辨认物质本性的基本手段,也是纯度测定的重要方法之一 。
测定方法一般用毛细管法和微量熔点测定法。在实际应用中我们都是利用专业的测熔点仪来对一种物质进行测定。
相同条件不同状态物质
一、在相同条件下,不同状态的物质的熔、沸点的高低是不同的,一般有:固体>液体>气体。例如:NaBr(固)>Br2>HBr(气)。
二、不同类型晶体的比较规律
一般来说,不同类型晶体的熔、沸点的高低顺序为:原子晶体>离子晶体>分子晶体,而金属晶体的熔、沸点有高有低。这是由于不同类型晶体的微粒间作用不同,其熔、沸点也不相同。原子晶体间靠共价键结合,一般熔、沸点最高;离子晶体阴、阳离子间靠离子键结合,一般熔、沸点较高;分子晶体分子间靠范德华力结合,一般熔、沸点较低;金属晶体中金属键的键能有大有小,因而金属晶体熔、沸点有高有低。
例如:金刚石>食盐>干冰
三、同种类型晶体的比较规律
⒈原子晶体:熔、沸点的高低,取决于共价键的键长和键能,键长越短,键能越大,熔沸点越高。
例如:晶体硅、金刚石和碳化硅三种晶体中,因键长C—C<C—Si< Si—Si,所以熔沸点高低为:金刚石>碳化硅>晶体硅。
⒉离子晶体:熔、沸点的高低,取决于离子键的强弱。一般来说,离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键就越强,熔、沸点就越高。
例如:MgO>CaO,NaF>NaCl>NaBr>NaI。
⒊分子晶体:熔、沸点的高低,取决于分子间作用力的大小。一般来说,组成和结构相似的物质,其分子量越大,分子间作用力越强,熔沸点就越高。
例如:F2<Cl2<Br2;CCl4<CBr4<CI4。
⒋金属晶体:熔、沸点的高低,取决于金属键的强弱。一般来说,金属离子半径越小,自由电子数目越多,其金属键越强,金属熔沸点就越高。
例如:Na<Mg<Al,Li>Na>K。
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