Che cos’è un punto di fusione?

La maggior parte delle persone ha visto un oggetto che si scioglie, come il ghiaccio che si scioglie in acqua in una giornata calda. Il punto di fusione di un oggetto è il punto in cui l’oggetto solido si trasforma in liquido. Un modo più scientifico di dirlo è che è il punto in cui gli stati solido e liquido di una sostanza pura sono in equilibrio. Questo punto è unico per le sostanze pure, quindi gli scienziati possono usare la temperatura come un modo per identificare una particolare sostanza.

Quando il calore viene applicato a un oggetto solido, le molecole all’interno del solido iniziano a muoversi più velocemente. Man mano che viene applicato più calore, le molecole nel solido continuano a muoversi finché le forze attrattive che tengono le molecole in una forma compatta non vengono superate dalla quantità di energia che le molecole hanno. A quel punto il solido si scioglie e la sostanza diventa liquida. Anche se viene applicato più calore a un oggetto una volta che ha iniziato a sciogliersi, l’oggetto non cambierà temperatura finché tutto il solido non sarà diventato liquido. Indipendentemente dalla quantità di calore applicata a un cubetto di ghiaccio, ad esempio, il ghiaccio e l’acqua rimarranno a 32°F (0°C) fino a quando tutto il ghiaccio non si sarà sciolto.

Molte persone hanno familiarità con i punti di fusione e di ebollizione dell’acqua. L’acqua di solito si scioglie e congela a 32°F (0°C) e bolle a 212°F (100°C). La familiarità dell’acqua può rendere estremi i punti di fusione di altre sostanze al confronto. Ad esempio, la temperatura alla quale il carbonio fonde è di 6,422°F (3,550°C), mentre il mercurio fonde a -37.97°F (-38.87°C).

Il punto di fusione di una sostanza è spesso lo stesso del punto di congelamento, ma non è sempre così. Alcuni liquidi possono essere superraffreddati. Il superraffreddamento di un liquido è il processo mediante il quale qualcuno è in grado di raffreddare un liquido oltre il punto di congelamento senza che si trasformi in un solido. Tale liquido deve essere puro perché un singolo cristallo, impurità o talvolta anche solo movimento causeranno la cristallizzazione del liquido. Se il liquido super raffreddato incontra una tale impurità o movimento, si congelerà quasi istantaneamente.

Ci sono anche oggetti che comunemente non hanno un punto di fusione. Una delle sostanze più famose e ben utilizzate che non ne ha a pressione atmosferica è l’anidride carbonica. La fase solida dell’anidride carbonica è comunemente chiamata “ghiaccio secco”. A -109.3°F (-78.5°C), l’anidride carbonica passa dalla sua fase solida alla sua fase gassosa in un processo chiamato sublimazione. L’anidride carbonica si presenta come un liquido solo a pressioni che superano le cinque atmosfere.