Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Zusammensetzung von Molekülen
- Anziehungskraft
- Vorhandensein von Verunreinigungen
Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der aus einem Feststoff eine Flüssigkeit wird. Theoretisch ist der Schmelzpunkt eines Feststoffs der gleiche wie der Gefrierpunkt der Flüssigkeit - der Punkt, an dem er sich in einen Feststoff verwandelt. Zum Beispiel ist Eis eine feste Form von Wasser, das bei 0 Grad Celsius schmilzt und sich in seine flüssige Form ändert. Wasser gefriert bei der gleichen Temperatur und verwandelt sich in Eis. Es ist schwierig, Feststoffe auf Temperaturen über ihren Schmelzpunkten zu erhitzen. Daher ist das Ermitteln des Schmelzpunkts ein guter Weg, um eine Substanz zu identifizieren.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die molekulare Zusammensetzung, die Anziehungskraft und das Vorhandensein von Verunreinigungen können den Schmelzpunkt von Substanzen beeinflussen.
Zusammensetzung von Molekülen
Wenn Moleküle dicht zusammengepackt sind, hat eine Substanz einen höheren Schmelzpunkt als eine Substanz mit Molekülen, die nicht gut zusammengepackt sind. Beispielsweise haben symmetrische Neopentanmoleküle einen höheren Schmelzpunkt als Isopentan, in dem sich Moleküle nicht gut packen lassen. Die Molekülgröße beeinflusst auch den Schmelzpunkt. Wenn andere Faktoren gleich sind, schmelzen kleinere Moleküle bei niedrigeren Temperaturen als größere Moleküle. Beispielsweise beträgt der Schmelzpunkt von Ethanol -114,1 Grad Celsius / -173,4 Grad Fahrenheit, während der Schmelzpunkt des größeren Ethylcellulosemoleküls 151 Grad Celsius / 303,8 Grad Fahrenheit beträgt.
Makromoleküle haben riesige Strukturen, die aus vielen Nichtmetallatomen bestehen, die durch kovalente Bindungen mit benachbarten Atomen verbunden sind. Substanzen mit riesigen kovalenten Strukturen wie Diamant, Graphit und Siliciumdioxid haben extrem hohe Schmelzpunkte, da mehrere starke kovalente Bindungen aufgebrochen werden müssen, bevor sie schmelzen können.
Anziehungskraft
Eine starke Anziehung zwischen Molekülen führt zu einem höheren Schmelzpunkt. Im Allgemeinen haben ionische Verbindungen hohe Schmelzpunkte, da die die Ionen verbindenden elektrostatischen Kräfte - die Ionen-Ionen-Wechselwirkung - stark sind. In organischen Verbindungen führt das Vorhandensein von Polarität, insbesondere Wasserstoffbrückenbindung, normalerweise zu einem höheren Schmelzpunkt. Die Schmelzpunkte von polaren Substanzen sind höher als die Schmelzpunkte von unpolaren Substanzen mit ähnlichen Größen. Beispielsweise beträgt der Schmelzpunkt von Iodmonochlorid, das polar ist, 27 Grad Celsius / 80,6 Grad Fahrenheit, während der Schmelzpunkt von Brom, einer unpolaren Substanz, -7,2 Grad Celsius / 19,04 Grad Fahrenheit beträgt.
Vorhandensein von Verunreinigungen
Unreine Feststoffe schmelzen bei niedrigeren Temperaturen und können auch in einem breiteren Temperaturbereich schmelzen, der als Schmelzpunkterniedrigung bekannt ist. Der Schmelzpunktbereich für reine Feststoffe ist eng und beträgt normalerweise nur 1 bis 2 Grad Celsius, was als scharfer Schmelzpunkt bezeichnet wird. Verunreinigungen verursachen strukturelle Defekte, die es leichter machen, die intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den Molekülen zu überwinden. Ein scharfer Schmelzpunkt ist oft ein Beweis dafür, dass eine Probe ziemlich rein ist, und ein weiter Schmelzbereich ist ein Beweis dafür, dass sie nicht rein ist. Beispielsweise hat ein reiner organischer Kristall einheitliche Moleküle, die perfekt zusammengepackt sind. Die Kristalle sind jedoch unrein, wenn sie in einer Mischung aus zwei verschiedenen organischen Molekülen auftreten, da sie nicht gut zusammenpassen. Es braucht mehr Wärme, um die reine Struktur zu schmelzen.