原理
物質的熔點(meltingpoint),即在一定壓力下,純物質的固態和液態呈平衡時的溫度,也就是說在該壓力和熔點溫度下,純物質呈固態的化學勢和呈液態的化學勢相等,而對於分散度極大的純物質固態體系(納米體系)來說,表面部分不能忽視,其化學勢則不僅是溫度和壓力的函式,而且還與固體顆粒的粒徑有關,屬於熱力學一級相變過程。
熔點是固體將其物態由固態轉變(熔化)為液態的溫度,一般可用Tm表示。進行相反動作(即由液態轉為固態)的溫度,稱之為凝固點。與沸點不同的是,熔點受壓力的影響很小。而大多數情況下一個物體的熔點就等於凝固點。理論發展
晶體開始融化時的溫度叫做熔點。物質有晶體和非晶體,晶體有熔點,而非晶體則沒有熔點。晶體又因類型不同而熔點也不同。一般來說晶體熔點從高到低為原子晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。在分子晶體中又有比較特殊的,如水,氨氣等。它們的分子間因為含有氫鍵而不符合“同主族元素的氫化物熔點規律性變化”的規律。熔點是一種物質的一個物理性質。物質的熔點並不是固定不變的,有兩個因素對熔點影響很大。一是壓強,平時所說的物質的熔點,通常是指一個大氣壓時的情況;如果壓強變化,熔點也要發生變化。熔點隨壓強的變化有兩種不同的情況。對於大多數物質,熔化過程是體積變大的過程,當壓強增大時,這些物質的熔點要升高;對於像水這樣的物質,與大多數物質不同,冰熔化成水的過程體積要縮小(金屬鉍、銻等也是如此),當壓強增大時凍的熔點要降低。另一個就是物質中的雜質,我們平時所說的物質的熔點,通常是指純淨的物質。但在現實生活中,大部分的物質都是含有其它的物質的,比如在純淨的液態物質中溶有少量其他物質,或稱為雜質,即使數量很少,物質的熔點也會有很大的變化,例如水中溶有鹽,熔點就會明顯下降,海水就是溶有鹽的水,海水冬天結凍的溫度比河水低,就是這個原因。飽和食鹽水的熔點可下降到約-22℃,北方的城市在冬天下大雪時,常常往公路的積雪上撒鹽,只要這時的溫度高於-22℃,足夠的鹽總可以使冰雪熔化,這也是一個利用熔點在日常生活中的套用。
熔點實質上是該物質固、液兩相可以共存並處於平衡的溫度,以冰熔化成水為例,在一個大氣壓下凍的熔點是0℃,而溫度為0℃時,冰和水可以共存,如果與外界沒有熱交換,冰和水共存的狀態可以長期保持穩定。在各種晶體中粒子之間相互作用力不同,因而熔點各不相同。同一種晶體,熔點與壓強有關,一般取在1大氣壓下物質的熔點為正常熔點。在一定壓強下,晶體物質的熔點和凝固點都相同。熔解時體積膨脹的物質,在壓強增加時熔點就要升高。
在有機化學領域中,對於純粹的有機化合物,一般都有固定熔點。即在一定壓力下,固-液兩相之間的變化都是非常敏銳的,初熔至全熔的溫度不超過0.5~1℃(熔點範圍或稱熔距、熔程)。但如混有雜質則其熔點下降,且熔距也較長。因此熔點測定是辨認物質本性的基本手段,也是純度測定的重要方法之一。
測定方法一般用毛細管法和微量熔點測定法。在實際套用中都是利用專業的測熔點儀來對一種物質進行測定。
判斷方法
一、相同條件不同狀態物質的比較規律
在相同條件下,不同狀態的物質的熔、沸點的高低是不同的,一般有:固體>液體>氣體。例如:NaBr(固)>Br2>HBr(氣)。
二、不同類型晶體的比較規律
一般來說,不同類型晶體的熔、沸點的高低順序為:原子晶體>離子晶體>分子晶體,而金屬晶體的熔、沸點有高有低。這是由於不同類型晶體的微粒間作用不同,其熔、沸點也不相同。原子晶體間靠共價鍵結合,一般熔、沸點最高;離子晶體陰、陽離子間靠離子鍵結合,一般熔、沸點較高;分子晶體分子間靠范德華力結合,一般熔、沸點較低;金屬晶體中金屬鍵的鍵能有大有小,因而金屬晶體熔、沸點有高有低。
例如:金剛石>食鹽>乾冰
三、同種類型晶體的比較規律
1、原子晶體:熔、沸點的高低,取決於共價鍵的鍵長和鍵能,鍵長越短,鍵能越大,熔沸點越高。
例如:晶體矽、金剛石和碳化矽三種晶體中,因鍵長C—C<C—Si<Si—Si,所以熔沸點高低為:金剛石>碳化矽>晶體矽。
2、離子晶體:熔、沸點的高低,取決於離子鍵的強弱。一般來說,離子半徑越小,離子所帶電荷越多,離子鍵就越強,熔、沸點就越高。
例如:MgO>CaO,NaF>NaCl>NaBr>NaI
3、分子晶體:熔、沸點的高低,取決於分子間作用力的大小。一般來說,組成和結構相似的物質,其分子量越大,分子間作用力越強,熔沸點就越高。
例如:F2<Cl2<Br2;CCl4<CBr4<CI4
4、金屬晶體:熔、沸點的高低,取決於金屬鍵的強弱。一般來說,金屬離子半徑越小,自由電子數目越多,其金屬鍵越強,金屬熔沸點就越高。
例如:Na<Mg<Al,Li>Na>K。
物質的熔點表
單位:攝氏度(℃)氣壓(在標準大氣壓下)6 | 碳(石墨) | 3652 |
6 | 碳(金剛石) | 3550 |
74 | 鎢 | 3410±20 |
75 | 錸 | 3180 |
76 | 鋨 | 3045 |
73 | 鉭 | 2996 |
41 | 鈮 | 2468 |
77 | 銥 | 2410 |
78 | 鉑 | 1772 |
26 | 鐵 | 1535 |
4 | 鈹 | 1278 |
29 | 銅 | 1083.4 |
79 | 金 | 1064 |
47 | 銀 | 961.78 |
13 | 鋁 | 660.37 |
12 | 鎂 | 648.9 |
30 | 鋅 | 419.5 |
82 | 鉛 | 327.502 |
50 | 錫 | 231.87 |
3 | 鋰 | 180.54 |
53 | 碘 | 113.5 |
16 | 硫 | 112 |
11 | 鈉 | 97.81 |
37 | 銣 | 38.89 |
55 | 銫 | 28.44 |
80 | 固態水銀(汞) | -38.87 |
86 | 固態氡 | -71 |
17 | 固態氯 | -101 |
54 | 固態氙 | -111.9 |
36 | 固態氪 | -156.6 |
7 | 固態氮 | -210.00 |
8 | 固態氧 | -218.4 |
9 | 固態氟 | -219.62 |
10 | 固態氖 | -248.67 |
1 | 固態氫 | -259.125 |