Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Samenstelling van moleculen
- Kracht van aantrekking
- Aanwezigheid van onzuiverheden
Smeltpunt is de temperatuur waarbij een vaste stof in een vloeistof verandert. In theorie is het smeltpunt van een vaste stof hetzelfde als het vriespunt van de vloeistof - het punt waarop het in een vaste stof verandert. IJs is bijvoorbeeld een vaste vorm van water die smelt bij 0 graden Celsius / 32 graden Fahrenheit en verandert in zijn vloeibare vorm. Water bevriest bij dezelfde temperatuur en verandert in ijs. Het is moeilijk om vaste stoffen te verwarmen tot temperaturen boven hun smeltpunten, dus het vinden van het smeltpunt is een goede manier om een stof te identificeren.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Moleculaire samenstelling, aantrekkingskracht en de aanwezigheid van onzuiverheden kunnen allemaal het smeltpunt van stoffen beïnvloeden.
Samenstelling van moleculen
Wanneer moleculen dicht op elkaar zitten, heeft een stof een hoger smeltpunt dan een stof met moleculen die niet goed inpakken. Bijvoorbeeld, symmetrische neopentaanmoleculen hebben een hoger smeltpunt dan isopentaan, waarbij moleculen niet goed inpakken. Moleculaire grootte beïnvloedt ook het smeltpunt. Wanneer andere factoren gelijk zijn, smelten kleinere moleculen bij lagere temperaturen dan grotere moleculen. Het smeltpunt van ethanol is bijvoorbeeld -114,1 graden Celsius / -173,4 graden Fahrenheit, terwijl het smeltpunt van het grotere ethylcellulose-molecuul 151 graden Celsius / 303,8 graden Fahrenheit is.
Macromoleculen hebben gigantische structuren die zijn samengesteld uit vele niet-metalen atomen die zijn verbonden met aangrenzende atomen door covalente bindingen. Stoffen met gigantische covalente structuren, zoals diamant, grafiet en silica, hebben extreem hoge smeltpunten omdat verschillende sterke covalente bindingen moeten worden verbroken voordat ze kunnen smelten.
Kracht van aantrekking
Een sterke aantrekkingskracht tussen moleculen resulteert in een hoger smeltpunt. Over het algemeen hebben ionische verbindingen hoge smeltpunten omdat de elektrostatische krachten die de ionen verbinden - de ion-ion interactie - sterk zijn. In organische verbindingen leidt de aanwezigheid van polariteit, in het bijzonder waterstofbinding, gewoonlijk tot een hoger smeltpunt. De smeltpunten van polaire stoffen zijn hoger dan de smeltpunten van niet-polaire stoffen met vergelijkbare afmetingen. Het smeltpunt van jodiummonochloride, dat polair is, is bijvoorbeeld 27 graden Celsius / 80,6 graden Fahrenheit, terwijl het smeltpunt van broom, een niet-polaire stof, -7,2 graden Celsius / 19,04 graden Fahrenheit is.
Aanwezigheid van onzuiverheden
Onzuivere vaste stoffen smelten bij lagere temperaturen en kunnen ook smelten over een breder temperatuurbereik, bekend als smeltpuntsverlaging. Het smeltpuntbereik voor pure vaste stoffen is smal, meestal slechts 1 tot 2 graden Celsius, bekend als een scherp smeltpunt. Onzuiverheden veroorzaken structurele defecten waardoor de intermoleculaire interacties tussen de moleculen gemakkelijker te overwinnen zijn. Een scherp smeltpunt is vaak een aanwijzing dat een monster redelijk zuiver is en een breed smeltbereik is een aanwijzing dat het niet zuiver is. Een puur organisch kristal heeft bijvoorbeeld uniforme moleculen, perfect samengepakt. De kristallen zijn echter onzuiver wanneer ze voorkomen in een mengsel van twee verschillende organische moleculen omdat ze niet goed bij elkaar passen. Het kost meer warmte om de pure structuur te smelten.