Di Claire Gillespie – Aggiornato il 24 marzo 2022
Il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido si trasforma in un liquido. In un cambiamento di fase reversibile, il punto di fusione di una sostanza pura è uguale al suo punto di congelamento, la temperatura alla quale solidifica. Ad esempio, il ghiaccio si scioglie a 0°C (32°F) e congela alla stessa temperatura, trasformandosi nuovamente in acqua solida. Determinare il punto di fusione di una sostanza è un modo affidabile per confermarne l'identità, perché è difficile riscaldare i solidi ben oltre le loro soglie di fusione intrinseche.
Tre fattori chiave determinano un punto di fusione:composizione molecolare, forza delle forze intermolecolari e presenza di impurità.
Quando le molecole si impacchettano strettamente e simmetricamente, il materiale resiste alla fusione. Il neopentano simmetrico, ad esempio, ha un punto di fusione più elevato rispetto alla sua controparte ramificata, l'isopentano, perché le sue molecole si incastrano più strettamente tra loro. Anche le dimensioni contano:le molecole più piccole richiedono meno energia termica per interrompere la loro disposizione. L'etanolo (C₂H₆O) fonde a –114,1°C (–173,4°F), mentre il polimero più voluminoso etilcellulosa fonde a 151°C (303,8°F). Reti covalenti giganti come diamante, grafite e silice contengono centinaia di forti legami covalenti che devono rompersi prima di sciogliersi, conferendo loro punti di fusione eccezionalmente elevati.
Forti attrazioni tra le molecole aumentano il punto di fusione. I composti ionici presentano punti di fusione elevati a causa delle potenti interazioni elettrostatiche ione-ione. In chimica organica, la polarità e il legame idrogeno aumentano ulteriormente i punti di fusione. Ad esempio, la molecola polare di iodio monocloruro fonde a 27°C (80,6°F), mentre il bromo non polare fonde a –7,2°C (19,0°F). Maggiore è la polarità o la capacità di legare l'idrogeno, maggiore è l'energia necessaria per separare le molecole.
I solidi puri hanno un intervallo di fusione ristretto e netto, tipicamente 1–2°C, perché le loro molecole sono impacchettate uniformemente. Qualsiasi impurità introduce difetti strutturali che indeboliscono la coesione intermolecolare, portando ad una temperatura di fusione più bassa e ad un intervallo di fusione più ampio. Questo fenomeno, noto come abbassamento del punto di fusione, è un classico indicatore della purezza del campione. Ad esempio, un composto organico cristallino che è una singola molecola ben ordinata si scioglierà a una temperatura distinta, mentre una miscela di due diverse molecole organiche si scioglierà in un intervallo più ampio perché non possono adattarsi perfettamente.
