熔點是什麼?
物質可以分為非晶體和晶體,非晶體沒有熔點,而晶體才具有熔點。因此,熔點是晶體物質的重要物理特性之一。熔化通常是指由固态到液态的相轉變,而晶體物質在固态和液态呈平衡時的溫度,即由固态轉變成液态時的溫度,就是熔點。
熔點的本質
熔點是由構成晶體物質分子間内聚力和晶格能的特性所決定。晶體物質又分為離子晶體、原子晶體、金屬晶體和分子晶體,晶體物質因化學鍵與分子間作用力而結合。而如果想要使物質由固态變為液态,需要吸收外界能量,破壞化學鍵或分子間作用力才能實現。化學鍵的鍵能越高或分子間作用力越強,物質的熔點越高,反之則越低。
熔化的過程
在傳溫液加熱法熔點測定中,人們将物質最初熔化時的溫度稱作“初熔”,把物質完全熔化時的溫度稱作“終熔”,“初熔”和“終熔”的間距作為物質的“熔程”。而晶體物質在毛細管中變化的過程為:試料-濕潤點-收縮點-崩壞點-液化點-全熔點。在“熔程”期可以觀察到,雖然晶體物質仍在吸熱,但溫度卻沒有繼續上升,直至達到“終熔”之後,溫度才會繼續上升。
傳溫液加熱法測定熔點熔化過程
熔化過程不斷吸熱,但“溫度為何保持不變”?
當物質處于晶體狀态時,其内部的原子或分子在三維空間内有序排列,原子或分子間的引力和斥力保持平衡,故勢能一定。此時,晶體中的原子或分子隻能在平衡位置上有小幅度振動。相變時,物質的内部結構将發生變化。晶體的熔化過程中,固體變為液體,原子或分子間的距離增大,勢能增大,而這部分勢能需要外部持續不斷加熱來提供能量,也就是說熔化過程中吸收的熱量絕大部分用以破壞晶格結構,因此内能的變化可忽略,内能是溫度的函數,故晶體熔化過程中,宏觀表現為溫度不發生變化。
熔點的測定方法及影響因素
晶體物質熔點的測定方法主要有傳溫液加熱法、熔點自動測定儀法、熱分析法三種。三種方法各有利弊,傳溫液加熱法和熔點自動測定儀法重複性、中間精密度良好,适用于測定均勻、物理化學性質穩定樣品的熔點;熱分析法适用于難以直觀判斷終點的熔融,同時分解樣品以及多晶型樣品的熔點測定。在生活中應根據不同的物質來選擇測定方法。
熔點的測定過程有很多影響因素,例如:升溫速率、起始溫度、樣品預處理方法(物質的純度、物質顆粒的大小)、測定環境(環境壓強)、人工操作(讀數)等。
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