Punto di fusione
I solidi sono simili ai liquidi in quanto entrambi sono stati condensati, con particelle che sono molto più vicine tra loro di quelle di un gas. Tuttavia, mentre i liquidi sono fluidi, i solidi non lo sono. Le particelle della maggior parte dei solidi sono impacchettate strettamente insieme in una disposizione ordinata. Il movimento di singoli atomi, ioni o molecole in un solido è limitato al movimento vibrazionale intorno a un punto fisso. I solidi sono quasi completamente incomprimibili e sono i più densi dei tre stati della materia.
Quando un solido viene riscaldato, le sue particelle vibrano più rapidamente mentre il solido assorbe energia cinetica. Alla fine, l’organizzazione delle particelle all’interno della struttura solida comincia a rompersi e il solido comincia a fondere. Il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido si trasforma in un liquido. Al punto di fusione, le vibrazioni dirompenti delle particelle del solido superano le forze attrattive che operano all’interno del solido. Come per i punti di ebollizione, il punto di fusione di un solido dipende dalla forza di queste forze attrattive. Il cloruro di sodio \(\sinistra( \ce{NaCl} \destra)\ è un composto ionico che consiste in una moltitudine di forti legami ionici. Il cloruro di sodio si scioglie a \ 801 \text{o} \text{C}). Il ghiaccio (solido \ce{H_2O}) è un composto molecolare le cui molecole sono tenute insieme da legami idrogeno. Anche se i legami a idrogeno sono la più forte delle forze intermolecolari, la forza dei legami a idrogeno è molto inferiore a quella dei legami ionici. Il punto di fusione del ghiaccio è 0 °C.
Il punto di fusione di un solido è uguale al punto di congelamento del liquido. A quella temperatura, gli stati solido e liquido della sostanza sono in equilibrio. Per l’acqua, questo equilibrio si verifica a \(0^\testo{o} \testo{C}).
Tendiamo a pensare ai solidi come quei materiali che sono solidi a temperatura ambiente. Tuttavia, tutti i materiali hanno punti di fusione di qualche tipo. I gas diventano solidi a temperature estremamente basse, e anche i liquidi diventano solidi se la temperatura è abbastanza bassa. La tabella qui sotto fornisce i punti di fusione di alcuni materiali comuni.
| Materiali | Punto di fusione (°C) |
|---|---|
| Idrogeno | -259 |
| Ossigeno | -219 |
| Etere dietetico | -116 |
| Etanolo | -114 |
| Acqua | 0 |
| Argento puro | 961 |
| Oro puro | 1063 |
| Ferro | 1538 |