熔點

熔點

物質的熔點(melting point),即在一定壓力下,純物質的固態和液態呈平衡時的溫度,也就是說在該壓力和熔點溫度下,純物質呈固態的化學勢和呈液態的化學勢相等,而對于分散度極大的純物質固態體系(納米體系)來說,表面部分不能忽視,其化學勢則不僅是溫度和壓力的函式,而且還與固體顆粒的粒徑有關,屬于熱力學一級相變過程。

  • 中文名稱
    熔點
  • 外文名稱
    Melting point

物理原理

熔點是固體將其物態由固態轉變(熔化)為液態的溫度,一般可用Tm表示。進行相反動作(即由液態轉為固態)的溫度,稱之為凝固點。與沸點不同的是,熔點受壓力的影響很小。而大多數情況下一個物體的熔點就等于凝固點。

理論發展

晶體開始融化時的溫度叫做熔點。物質有晶體和非晶體,晶體有熔點,而非晶體則沒有熔點。晶體又因類型不同而熔點也不同。一般來說晶體熔點從高到低為,原子晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。在分子晶體中又有比較特殊的,,如水、氨氣等。它們的分子間因為含有氫鍵而不符合"同主族元素的氫化物熔點規律性變化''的規律。

熔點是一種物質的一個物理性質。物質的熔點並不是固定不變的,有兩個因素對熔點影響很大。一是壓強,平時所說的物質的熔點,通常是指一個大氣壓時的情況;如果壓強變化,熔點也要發生變化。熔點隨壓強的變化有兩種不同的情況。對于大多數物質,熔化過程是體積變大的過程,當壓強增大時,這些物質的熔點要升高;對于像水這樣的物質,與大多數物質不同,冰熔化成水的過程體積要縮小(金屬鉍、銻等也是如此),當壓強增大時凍的熔點要降低。另一個就是物質中的雜質,我們平時所說的物質的熔點,通常是指純凈的物質。但在現實生活中,大部分的物質都是含有其它的物質的,比如在純凈的液態物質中溶有少量其他物質,或稱為雜質,即使數量很少,物質的熔點也會有很大的變化,例如水中溶有鹽,熔點就會明顯下降,海水就是溶有鹽的水,海水冬天結凍的溫度比河水低,就是這個原因。飽和食鹽水的熔點可下降到約-22℃,北方的城市在冬天下大雪時,常常往公路的積雪上撒鹽,隻要這時的溫度高于-22℃,足夠的鹽總可以使冰雪熔化,這也是一個利用熔點在日常生活中的套用。

熔點實質上是該物質固、液兩相可以共存並處于平衡的溫度,以冰熔化成水為例,在一個大氣壓下凍的熔點是0℃,而溫度為0℃時,冰和水可以共存,如果與外界沒有熱交換,冰和水共存的狀態可以長期保持穩定。在各種晶體中粒子之間相互作用力不同,因而熔點各不相同。同一種晶體,熔點與壓強有關,一般取在1大氣壓下物質的熔點為正常熔點。在一定壓強下,晶體物質的熔點和凝固點都相同。熔解時體積膨脹的物質,在壓強增加時熔點就要升高。

在有機化學領域中,對于純粹的有機化合物,一般都有固定熔點。即在一定壓力下,固-液兩相之間的變化都是非常敏銳的,初熔至全熔的溫度不超過0.5~1℃(熔點範圍或稱熔距、熔程)。但如混有雜質則其熔點下降,且熔距也較長。因此熔點測定是辨認物質本性的基本手段,也是純度測定的重要方法之一。

測定方法一般用毛細管法和微量熔點測定法。在實際套用中我們都是利用專業的測熔點儀來對一種物質進行測定。(右圖就是一台顯微圖像熔點儀)

鎢(W)是熔點最高的金屬,在2000℃-2500℃高溫下,蒸汽壓仍很低。鎢的硬度大,密度高,高溫強度好。

判斷方法:

相同條件不同狀態物質的比較規律

一、在相同條件下,不同狀態的物質的熔、沸點的高低是不同的,一般有:固體>液體>氣體。例如:NaBr(固)>Br2>HBr(氣)。

二、不同類型晶體的比較規律

一般來說,不同類型晶體的熔、沸點的高低順序為:原子晶體>離子晶體>分子晶體,而金屬晶體的熔、沸點有高有低。這是由于不同類型晶體的微粒間作用不同,其熔、沸點也不相同。原子晶體間靠共價鍵結合,一般熔、沸點最高;離子晶體陰、陽離子間靠離子鍵結合,一般熔、沸點較高;分子晶體分子間靠範德華力結合,一般熔、沸點較低;金屬晶體中金屬鍵的鍵能有大有小,因而金屬晶體熔、沸點有高有低。

例如:金剛石>食鹽>幹冰

三、同種類型晶體的比較規律

⒈原子晶體:熔、沸點的高低,取決于共價鍵的鍵長和鍵能,鍵長越短,鍵能越大,熔沸點越高。

例如:晶體矽、金剛石和碳化矽三種晶體中,因鍵長C-C<C-Si< Si-Si,所以熔沸點高低為:金剛石>碳化矽>晶體矽。

⒉離子晶體:熔、沸點的高低,取決于離子鍵的強弱。一般來說,離子半徑越小,離子所帶電荷越多,離子鍵就越強,熔、沸點就越高。

例如:MgO>CaO,NaF>NaCl>NaBr>NaI。

⒊分子晶體:熔、沸點的高低,取決于分子間作用力的大小。一般來說,組成和結構相似的物質,其分子量越大,分子間作用力越強,熔沸點就越高。

例如:F2<Cl2<Br2;CCl4<CBr4<CI4。

⒋金屬晶體:熔、沸點的高低,取決于金屬鍵的強弱。一般來說,金屬離子半徑越小,自由電子數目越多,其金屬鍵越強,金屬熔沸點就越高。

例如:Na<Mg<Al,Li>Na>K。

熔點表

單位:攝氏度(℃)氣壓(在標準大氣壓下)

各種元素熔點

(前面的序號為元素的原子序數)

6.碳(石墨) 3652

6.碳(金剛石) 3550

74.鎢3410+22-22

75.錸 3180

76.鋨3045

73.鉭2996

41.2468

77.銥2410

78.鉑1772

26.鐵1535

4.鈹1278

29.銅1083.4

79.金1064

47.銀961.78

13.鋁660.37

12.鎂648.9

30.鋅419.5

82.鉛327.502

50.錫231.87

3.180.54

53.碘113.5

11.鈉97.81

37.38.89

55.28.44

80.固態水銀(汞)-38.87

86.固態-71

54.固態-111.9

36.固態-156.6

7.固態氮-210.00

8.固態氧-218.4

9.固態-219.62

10.固態-248.67

1.固態氫-259.125

其他物體熔點

灰鑄鐵1177

氯化鈉801

萘80.5

硫代硫酸鈉(海波) 48

水(冰) 0

固態甲苯-94.99

固態酒精-117.3

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