Ключовата разлика между точката на топене и точката на замръзване е, че точката на топене е температурата, при която твърдото вещество преминава в течно състояние, докато точката на замръзване е точката, при която всяка течност ще промени състоянието си в твърдо състояние.
Фазовите промени са процеси, които включват освобождаване на енергия или получаване на енергия. Точката на топене и точката на замръзване са точките, при които настъпват фазови промени. С тях могат да се променят и много други свойства на материала. Теоретично точката на замръзване и точката на топене на даден материал са еднакви, но понякога за определени вещества двете стойности се различават една от друга.
Какво е точка на топене?
Точката на топене е температурата, при която твърдото вещество преминава в течно състояние. Това е физическо свойство, което можем да използваме, за да идентифицираме съединение. Когато твърдото вещество се преобразува в течно състояние, настъпва фазова промяна. Това се случва при характерна температура за дадено налягане. За целта трябва да осигурим необходимата енергия.
Промяната на фазата абсорбира енергия/топлина (ендотермично) при преминаване от твърдо към течно състояние. В повечето случаи тази енергия се доставя под формата на топлина. Необходима е топлина, за да се повиши температурата на твърдото вещество до неговото състояние на точка на топене. Освен това веществото се нуждае от енергия, за да се стопи. Ние наричаме тази енергия топлина на топене; това е вид латентна топлина.
Латентната топлина е топлината, която се абсорбира или освобождава от вещество по време на фазова промяна. Тези топлинни промени не причиняват температурни промени, тъй като те се абсорбират или освобождават. Следователно при точката на топене веществото абсорбира топлина, но температурата няма да се промени съответно. Термодинамично, при точката на топене, промяната на свободната енергия на Гибс е нула. Следното уравнение е валидно за материал в точка на топене. Това показва, че температурата не се променя, но се променят енталпията и ентропията на материала.
ΔS=ΔH/T
Тъй като веществото абсорбира енергия, енталпията се увеличава при точката на топене. В твърдо състояние частиците са добре подредени и имат по-малко движение. Но в течно състояние техният произволен характер се увеличава. Следователно при точката на топене ентропията се увеличава. Според налягането има определена точка на топене за даден материал. Можем да определим само точките на топене на твърди вещества.
Фигура 01: Точки на топене на различни химични елементи
В лабораторията можем да използваме много техники за определяне на точката на топене. Използването на апарат за точка на топене е много лесно. Можем да поставим малко фино прахообразно твърдо вещество в капиляр, в който единият край е запечатан. След това трябва да поставим запечатания край, който съдържа твърдото вещество, в апарата. Тук краят трябва да докосва метала отвътре. След това можем да наблюдаваме твърдото вещество през прозореца на лупата на апарата. Има и термометър за отчитане на температурата. Когато температурата постепенно се повишава, металът ще се нагрее и твърдото вещество в капиляра също ще се нагрее. Можем да наблюдаваме точката, в която топенето започва и завършва. И този диапазон съответства на точката на топене. Точката на топене на водата е 0 °C. Волфрамът има най-високата точка на топене, която е 3410 °C.
Какво е точка на замръзване?
Точката на замръзване е температурата, при която всяка течност ще промени състоянието си до твърдо вещество. Температурата на точката на топене и точката на замръзване за даден материал е повече или по-малко еднаква стойност. Например, водата се превръща в лед при 0°C и нейната точка на топене също е 0°C. По-точно, точката на замръзване описва промяната на фазата на материята.
Фигура 02: Замръзването на водата образува лед
Освен това, процесът на замразяване на вещество намалява ентропията. В химията има термин като „намаляване на точката на замръзване“, който обяснява как наличието на нелетливо разтворено вещество в разтвора намалява температурата на замръзване на разтворителя.
Каква е разликата между точката на топене и точката на замръзване?
Точката на топене и точката на замръзване са противоположни посоки на една и съща фазова промяна. Ключовата разлика между точката на топене и точката на замръзване е, че точката на топене е температурата, при която твърдото вещество ще премине в течно състояние, докато точката на замръзване е точката, при която всяка течност ще промени състоянието си в твърдо състояние. Освен това има и разлика между точката на топене и точката на замръзване по отношение на тяхната ентропийна промяна; докато се топи твърдо вещество, ентропията се увеличава, но при замръзване ентропията намалява. Освен това, въпреки че теоретично температурите на точката на топене и точката на замръзване са сходни за даден материал, на практика те варират леко.
Обобщение – Точка на топене спрямо точка на замръзване
Точката на топене и точката на замръзване са две физични свойства на веществата. Ключовата разлика между точката на топене и точката на замръзване е, че точката на топене е температурата, при която твърдото вещество ще премине в течно състояние, докато точката на замръзване е точката, при която всяка течност ще промени състоянието си в твърдо състояние.
