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。
理论发展
晶体 开始融化时的温度叫做熔点。物质有晶体和非晶体,晶体有固定熔点,而非晶体则没有固定熔点。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,通常所说的物质的熔点是指一个大气压下的情况;如果压强变化,熔点也会发生变化。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,这些物质的熔点会升高;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会缩小(金属铋、锑等也是如此),当压强增大时冰的熔点会降低。另一个因素是物质中的杂质,通常所说的物质的熔点是指纯净物质的熔点。但在现实生活中,大部分物质都含有其他物质,例如在纯净的液态物质中溶有少量其他物质(杂质),即使数量很少,物质的熔点也会发生显著变化。例如,水中溶有盐时,熔点会明显下降。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。食盐水的熔点可下降到约-22℃。北方城市在冬天下大雪时,常常往公路积雪上撒盐,只要温度高于-22℃,足够的盐总可以使冰雪熔化,这也是熔点在日常生活中的一个应用。
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。
测定方法
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。在实际应用中大家都是利用专业的测 熔点仪 来对一种物质进行测定。
比较规律
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 分子间作用力 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 > 碘化钠 。
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; 四氯化碳 < CBr 4<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。
元素
单位: 摄氏度 (℃)气压(在标准大气压下)
各种元素
(前面的序号为元素的原子序数)
其他物体
灰铸铁: 1177 ℃
氯化钠:801
:80.5
硫代硫酸钠:(海波) 48
水:(冰) 0
固态甲苯:-94.99
固态酒精:-117.3
钨(W)的熔点为3410±20℃,是熔点最高的金属,在2000℃-2500℃高温下,蒸汽压仍很低。钨的硬度大,密度高,高温强度好。