融点に影響する要因は何ですか?

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著者: Louise Ward
作成日: 6 2月 2021
更新日: 17 5月 2024
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融点は、固体が液体に変わる温度です。理論的には、固体の融点は液体の凝固点、つまり固体に変わる点と同じです。たとえば、氷は摂氏0度/華氏32度で溶けて液体に変化する固体の水です。水は同じ温度で凍結し、氷に変わります。固体を融点以上の温度に加熱するのは難しいため、融点を見つけることは物質を識別する良い方法です。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

分子組成、引力、および不純物の存在はすべて、物質の融点に影響を与える可能性があります。

分子の構成

分子が密に詰まっている場合、物質は、うまく詰まっていない分子を含む物質よりも融点が高くなります。たとえば、対称のネオペンタン分子はイソペンタンよりも融点が高く、イソペンタンでは分子がうまく詰まりません。分子サイズも融点に影響します。他の因子が等しい場合、小さな分子は大きな分子よりも低い温度で融解します。たとえば、エタノールの融点は摂氏-114.1度/華氏-173.4度ですが、大きなエチルセルロース分子の融点は摂氏151度/華氏303.8度です。

高分子は、共有結合によって隣接する原子に結合された多くの非金属原子で構成される巨大な構造を持っています。ダイアモンド、グラファイト、シリカなどの巨大な共有構造を持つ物質は、融点が非常に高くなります。これは、いくつかの強い共有結合が融解する前に破壊する必要があるためです。

引力の力

分子間の強い引力により、融点が高くなります。一般に、イオン化合物は、イオンを接続する静電力(イオンとイオンの相互作用)が強いため、融点が高くなります。有機化合物では、極性、特に水素結合が存在すると、通常、融点が高くなります。極性物質の融点は、同じサイズの非極性物質の融点よりも高くなっています。たとえば、極性のある一塩化ヨウ素の融点は摂氏27度/摂氏80.6度であり、非極性物質の臭素の融点は摂氏-7.2度/華氏19.04度です。

不純物の存在

不純な固体はより低い温度で融解し、融点低下として知られるより広い温度範囲で融解する可能性もあります。純粋な固体の融点範囲は狭く、通常1〜2℃(鋭い融点として知られています)です。不純物は構造的な欠陥を引き起こし、分子間の分子間相互作用を克服しやすくします。シャープな融点は、サンプルがかなり純粋であることの証拠であることが多く、広い融点範囲は、サンプルが純粋でないことの証拠です。たとえば、純粋な有機結晶には、完全に詰まった均一な分子があります。ただし、2つの異なる有機分子の混合物で結晶が生じると、結晶がうまく適合しないため、結晶は不純です。純粋な構造を融解するには、より多くの熱が必要です。