La differenza fondamentale tra il punto di fusione e il punto di congelamento è che il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido passerà allo stato liquido mentre il punto di congelamento è il punto in cui qualsiasi liquido cambierà il suo stato in un solido.
I cambiamenti di fase sono processi che implicano il rilascio o il guadagno di energia. Il punto di fusione e il punto di congelamento sono punti in cui si verificano cambiamenti di fase. Con questi, possono cambiare anche molte altre proprietà del materiale. Teoricamente il punto di congelamento e il punto di fusione di un materiale sono gli stessi, ma a volte per determinate sostanze i due valori differiscono tra loro.
Che cos'è il punto di fusione?
Il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido passa allo stato liquido. È una proprietà fisica che possiamo usare per identificare un composto. Quando un solido si converte in uno stadio liquido, si verifica un cambiamento di fase. Si verifica a una temperatura caratteristica per una data pressione. Per questo, dobbiamo fornire l'energia necessaria.
Il cambiamento di fase assorbe energia/calore (endotermico) passando da solido a liquido. Il più delle volte, questa energia viene fornita sotto forma di calore. Il calore è necessario per aumentare la temperatura del solido fino al suo stato di fusione. Inoltre, la sostanza ha bisogno dell'energia per sciogliersi. Chiamiamo questa energia calore di fusione; questo è un tipo di calore latente.
Il calore latente è il calore che viene assorbito o rilasciato da una sostanza durante un cambiamento di fase. Questi sbalzi di calore non provocano variazioni di temperatura in quanto vengono assorbiti o rilasciati. Pertanto, al punto di fusione, la sostanza assorbe calore, ma la temperatura non cambierà di conseguenza. Termodinamicamente, al punto di fusione, la variazione dell'energia libera di Gibbs è zero. La seguente equazione è valida per un materiale al punto di fusione. Mostra che la temperatura non cambia, ma l'entalpia e l'entropia del materiale cambiano.
ΔS=ΔH/T
Poiché la sostanza assorbe energia, l'entalpia aumenta al punto di fusione. Allo stato solido, le particelle sono ben ordinate e hanno meno movimento. Ma allo stato liquido, la loro natura casuale aumenta. Pertanto, al punto di fusione, l'entropia aumenta. A seconda della pressione, esiste un punto di fusione specifico per un determinato materiale. Possiamo determinare solo i punti di fusione per i solidi.
Figura 01: Punti di fusione di diversi elementi chimici
In laboratorio, possiamo utilizzare molte tecniche per determinare il punto di fusione. L'uso di un apparecchio per il punto di fusione è molto semplice. Possiamo mettere del solido finemente polverizzato in un capillare in cui un'estremità è sigillata. Quindi dovremmo mettere l'estremità sigillata che contiene il solido nell'apparato. Qui, la fine dovrebbe toccare il metallo all'interno. Successivamente, possiamo osservare il solido attraverso la finestra della lente d'ingrandimento dell'apparato. C'è anche un termometro per registrare la temperatura. Quando la temperatura aumenta gradualmente, il metallo si riscalda e anche il solido nel capillare si riscalda. Possiamo osservare il punto in cui inizia e finisce la fusione. E questo intervallo corrisponde al punto di fusione. Il punto di fusione dell'acqua è 0 °C. Il tungsteno ha il punto di fusione più alto, che è 3410 °C.
Che cos'è il punto di congelamento?
Il punto di congelamento è la temperatura alla quale qualsiasi liquido cambierà il suo stato in solido. La temperatura del punto di fusione e del punto di congelamento per un materiale è più o meno lo stesso valore. Ad esempio, l'acqua si trasforma in ghiaccio a 0°C e anche il suo punto di fusione è 0°C. Più precisamente, il punto di congelamento descrive il cambiamento di fase della materia.
Figura 02: Il congelamento dell'acqua forma ghiaccio
Inoltre, il processo di congelamento di una sostanza diminuisce l'entropia. C'è un termine in chimica come "depressione del punto di congelamento" che spiega come la presenza di un soluto non volatile in una soluzione diminuisce la temperatura di congelamento del solvente.
Qual è la differenza tra il punto di fusione e il punto di congelamento?
Il punto di fusione e il punto di congelamento sono direzioni opposte dello stesso cambiamento di fase. Il differenza fondamentale tra il punto di fusione e il punto di congelamento è quello il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido passerà allo stato liquido mentre il punto di congelamento è il punto in cui qualsiasi liquido cambierà il suo stato in un solido. Inoltre, c'è anche una differenza tra punto di fusione e punto di congelamento in termini di variazione di entropia; durante la fusione di un solido, l'entropia aumenta, ma durante il congelamento l'entropia diminuisce. Inoltre, sebbene teoricamente le temperature del punto di fusione e del punto di congelamento siano simili per un determinato materiale, in pratica variano leggermente.
Riepilogo – Punto di fusione e punto di congelamento
Il punto di fusione e il punto di congelamento sono due proprietà fisiche delle sostanze. Il differenza fondamentale tra il punto di fusione e il punto di congelamento è quello il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido passerà allo stato liquido mentre il punto di congelamento è il punto in cui qualsiasi liquido cambierà il suo stato in un solido.
