La diferència clau entre el punt de fusió i el punt de congelació és que el punt de fusió és la temperatura a la qual un sòlid passarà a l'estat líquid, mentre que el punt de congelació és el punt en què qualsevol líquid canviarà el seu estat a un sòlid.
Els canvis de fase són processos que impliquen alliberament o guany d'energia. El punt de fusió i el punt de congelació són punts en què es produeixen canvis de fase. Amb aquests, moltes altres propietats del material també poden canviar. Teòricament, el punt de congelació i el punt de fusió d'un material són els mateixos, però de vegades per a substàncies particulars, els dos valors difereixen entre si.
Què és el punt de fusió?
El punt de fusió és la temperatura a la qual un sòlid passarà al seu estat líquid. És una propietat física que podem utilitzar per identificar un compost. Quan un sòlid es converteix en una fase líquida, es produeix un canvi de fase. Es produeix a una temperatura característica per a una pressió determinada. Per això, hem de subministrar l'energia necessària.
El canvi de fase absorbeix energia/calor (endotèrmica) quan passa de sòlid a líquid. La majoria de vegades, aquesta energia es subministra en forma de calor. Es necessita calor per augmentar la temperatura del sòlid fins al seu estat de fusió. A més, la substància necessita l'energia per fondre's. A aquesta energia l'anomenem calor de fusió; aquest és un tipus de calor latent.
La calor latent és la calor que s'absorbeix o s'allibera d'una substància durant un canvi de fase. Aquests canvis de calor no provoquen canvis de temperatura ja que s'absorbeixen o alliberen. Per tant, al punt de fusió, la substància absorbeix calor, però la temperatura no canviarà en conseqüència. Termodinàmicament, al punt de fusió, el canvi de l'energia lliure de Gibbs és zero. L'equació següent és vàlida per a un material en punt de fusió. Mostra que la temperatura no canvia, però l'entalpia i l'entropia del material canvien.
ΔS=ΔH/T
Com que la substància absorbeix energia, l'entalpia augmenta al punt de fusió. En estat sòlid, les partícules estan ben ordenades i tenen menys moviment. Però en estat líquid, la seva naturalesa aleatòria augmenta. Per tant, al punt de fusió, l'entropia augmenta. Segons la pressió, hi ha un punt de fusió específic per a un material determinat. Només podem determinar els punts de fusió dels sòlids.
Figura 01: Punts de fusió de diferents elements químics
Al laboratori, podem utilitzar moltes tècniques per determinar el punt de fusió. Utilitzar un aparell de punt de fusió és molt fàcil. Podem posar una mica de sòlid finament en pols en un capil·lar en el qual un extrem està segellat. Després hem de posar l'extrem segellat que conté el sòlid a l'aparell. Aquí, l'extrem hauria de tocar el metall de dins. A continuació, podem observar el sòlid a través de la lupa de l'aparell. També hi ha un termòmetre per registrar la temperatura. Quan la temperatura augmenta gradualment, el metall s'escalfarà i el sòlid del capil·lar també s'escalfarà. Podem observar el punt en què comença i acaba la fusió. I aquest rang correspon al punt de fusió. El punt de fusió de l'aigua és de 0 °C. El tungstè té el punt de fusió més alt, que és de 3410 °C.
Què és el punt de congelació?
El punt de congelació és la temperatura a la qual qualsevol líquid canviarà el seu estat a sòlid. La temperatura del punt de fusió i el punt de congelació d'un material és més o menys el mateix valor. Per exemple, l'aigua es converteix en gel a 0 °C i el seu punt de fusió també és de 0 °C. Més precisament, el punt de congelació descriu el canvi de fase de la matèria.
Figura 02: la congelació de l'aigua forma gel
A més, el procés de congelació d'una substància disminueix l'entropia. Hi ha un terme en química com a "depressió del punt de congelació" que explica com la presència d'un solut no volàtil en una solució disminueix la temperatura de congelació del dissolvent.
Quina diferència hi ha entre el punt de fusió i el punt de congelació?
El punt de fusió i el punt de congelació són direccions oposades del mateix canvi de fase. La diferència clau entre el punt de fusió i el punt de congelació és que el punt de fusió és la temperatura a la qual un sòlid passarà a l'estat líquid, mentre que el punt de congelació és el punt on qualsevol líquid canviarà el seu estat a un sòlid. A més, també hi ha una diferència entre el punt de fusió i el punt de congelació pel que fa al seu canvi d'entropia; mentre es fon un sòlid, l'entropia augmenta, però en congelar, l'entropia disminueix. A més, encara que teòricament, les temperatures del punt de fusió i del punt de congelació són similars per a un material determinat, pràcticament varien lleugerament.
Resum: punt de fusió vs punt de congelació
El punt de fusió i el punt de congelació són dues propietats físiques de les substàncies. La diferència clau entre el punt de fusió i el punt de congelació és que el punt de fusió és la temperatura a la qual un sòlid passarà a l'estat líquid, mentre que el punt de congelació és el punt on qualsevol líquid canviarà el seu estat a un sòlid.
