Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale la fase liquida e quella solida si trovano in equilibrio alla pressione di 1 atm. Punto di Fusione Il fenomeno della fusione di un solido cristallino è ascrivibile al passaggio delle molecole dalla struttura reticolare ordinata, tipica dello stato solido, ad una struttura altamente disordinata che è invece caratteristica dello stato liquido.

Il passaggio tra lo stato solido e quello liquido si ha quando le vibrazioni termiche degli atomi raggiungono valori energetici superiori a quelli delle forze intermolecolari, che costringono le molecole nel reticolo cristallino. La temperatura necessaria per portare a fusione un solido dipende quindi dai fattori intrinseci alla struttura cristallina e dalle interazioni intermolecolari.

In generale i fattori che influenzano il punto di fusione di una sostanza sono: Forze intermolecolari. Tra queste vanno considerate le attrazioni ioniche, i legami idrogeno, le forze di Van der Waals. La loro grandezza influenza in modo direttamente proporzionale il punto di fusione.

CH3 Simmetria molecolare. Una molecola simmetrica può infatti assorbire una grande quantità di energia rotazionale, prima che le vibrazioni termiche riescano a distruggere il reticolo cristallino. Sarà quindi più alta la temperatura di fusione. Un tipico esempio ci viene fornito dalla molecola del cicloesano il cui punto di fusione è enormemente più alto rispetto al metilcicloesano (6,5°C contro -129.7°C).

Grandezza di una molecola Grandezza di una molecola. Si può affermare che, a parità di altri fattori, una molecola più grande fonde ad una temperatura più alta di altre molecole più piccole. Polimorfismo. Un prodotto che può cristallizzare in più di una forma cristallina presenterà altrettanti punti di fusione. Una sostanza viene definita enantiotropica quando il passaggio fra due forme cristalline avviene senza fusione. Quando invece è necessario fondere una forma per ottenere l'altro polimorfo la sostanza viene detta monotropa.

Una sostanza pura presenta un punto di fusione netto, con un intervallo di temperatura non superiore a 1-2°C. Le impurezze eventualmente presenti provocano, nella quasi totalità dei casi, un abbassamento ed un allargamento dell'intervallo di fusione, dove per intervallo di fusione si intende quello compreso tra la temperatura in cui la sostanza comincia a fondere e la temperatura in cui tutto il prodotto ha fuso. Se noi consideriamo un solido A puro in equilibrio col liquido A alla temperatura di fusione, l'aggiunta di una piccola quantità di solido B puro provocherà la fusione del solido A.

Legge di Raoult Questo fenomeno può essere facilmente compreso ricordando la legge di Raoult. L'aggiunta del solido B puro abbassa infatti la tensione di vapore del liquido A spostando l'equilibrio A solido/A liquido a favore di quest'ultimo.

Considerando la pressione totale: In altre parole la velocità con cui le molecole del solido A passano alla fase liquida diventa maggiore di quella con cui le molecole del liquido A passano alla fase solida. Bisogna inoltre considerare che, al decrescere della temperatura, la tensione di vapore di un solido decresce più rapidamente della tensione di vapore della sua soluzione, fino a ridiventare uguali ad una temperatura più bassa a cui si stabilisce un nuovo equilibrio. Questa temperatura rappresenta il punto di fusione della miscela di A e B, vale a dire di A impuro.

P = PAXA + PBXB XA = MA/(MA+MB) XB=MB/(MB+MA) L'entità dell'abbassamento del punto di fusione sarà proporzionale alla quantità di B aggiunta o più precisamente alla sua frazione molare XB. Se consideriamo le sostanze pure A e B esse avranno una tensione di vapore PA e PB rispettivamente, la legge di Raoult dice che la tensione di vapore totale P in una miscela binaria sarà uguale alla somma dei prodotti delle tensioni di vapore dei due componenti puri per le loro frazioni molari XA e XB. P = PAXA + PBXB XA = MA/(MA+MB) XB=MB/(MB+MA)

Punto di fusione in miscela L'abbassamento e l’allargamento dell’intervallo del punto di fusione prodotto dalla aggiunta di un’ impurezza in un composto puro, può essere di valido aiuto nell'identificazione della sostanza in esame. Questa viene comunemente chiamata tecnica del punto di fusione in miscela e consiste nel miscelare un campione della sostanza in esame con un campione noto che si suppone sia uguale alla sostanza in esame. Si procede quindi alla fusione della miscela contemporaneamente ad un campione della sostanza analizzata.

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