Ponto de Fusão

Chama-se ponto de fusão as temperaturas em que as substâncias passam do estado sólido para o estado líquido, sempre em relação a uma determinada pressão atmosférica.

Cada substância possui a sua temperatura de fusão e a sua temperatura de ebulição de acordo com uma determinada pressão. Quanto maior for a pressão, maior será a temperatura para que a substância mude de fase.

As substâncias, ao receber calor durante o processo de fusão, têm seu volume expandido. Isso acontece porque o grau de agitação térmica das partículas da substância se eleva. A água, apesar de apresentar comportamentos diferentes da maior parte das substâncias, é um dos exemplos mais fáceis para explicar como ocorre esse processo de transformação.

Ela muda do estado sólido para o líquido sob pressão de 1 atm e à temperatura de 0ºC. Ou seja, seu ponto de fusão é 0ºC. Contudo, se esta substância líquida for submetida à temperatura de 100°C, sob a mesma pressão, ela passará para o estado gasoso, atingindo assim o seu ponto de ebulição.

A ciência explica que esse valor constante é característico de uma substância pura e portanto é possível determinar um método para mensurar o grau de pureza de uma substância. Ou seja, se ao definir o ponto de fusão de uma substância e durante o processo de transformação do estado físico houver variações de temperatura maiores que 1ºC, pode-se dizer que está substância não é pura e sim uma mistura.

Calor sensível X calor latente

Quando o calor fornecido ou retirado de um corpo qualquer tem a capacidade de gerar somente variações de temperatura, sem alterar o estado físico da matéria, a quantidade de calor é chamada de sensível. Contudo, se o calor fornecido ou retirado de um corpo mudar o estado de agregação molecular, ele é denominado calor latente.

O calor latente (L) se refere à quantidade de calor que cada substância deve receber ou ceder para que ocorra a mudança de estado. Para que essa mudança aconteça, sua temperatura inicial deve ser igual ao seu ponto de fusão ou ponto de ebulição.

Para que um bloco de gelo seja totalmente derretido, por exemplo, deve-se utilizar quantidades de calor sensível e latente, visto que o gelo precisará ser aquecido até chegar à temperatura do ponto de fusão da água, para, posteriormente, receber calor e sofrer a mudança de estado.

No caso da água, seu calor latente de fusão corresponde a 80 cal/g, quer dizer que cada grama de água, a 0 °C, deve receber 80 cal de calor para sofrer a fusão. O calor latente de vaporização da água é de 540 cal/g.

O calor latente apresenta valores negativos ou positivos. Se receber calor, o valor será positivo (processo endotérmico). Isso acontece na fusão e na vaporização.

Exemplos de substâncias e seus respectivos pontos de fusão:

•    Mercúrio
Fusão= -38,83 °C
•    Bromo
Fusão = 1,21 °C
•    Etanol
Fusão = -114,3 °C
•    Acetona
Fusão = -95 °C
•    Nitrogênio
Fusão = -209,9 ºC
•    Criptônio
Fusão = - 157,38 °C
•    Hélio
Fusão = -272,2 °C
•    Chumbo
Fusão = 327,46 ° C
•    Urânio
Fusão = 1132,2 °C
•    Zircônio
       Fusão = 1855 °C

Principais fatores que influenciam o ponto de fusão

Nem todos os sólidos do mundo têm o mesmo ponto de fusão. O ouro derrete a 1063 ° C e o ferro derrete a 1538 °C, enquanto o gelo começa a se transformar em água na forma líquida, quando sua temperatura alcança 0 ºC. Existem muitos fatores que influenciam o ponto de fusão das substâncias. Confira alguns deles:

Forças intermoleculares ou forças de Van der Walls: a distribuição espacial das moléculas que compõem uma substância possui uma grande relação com o ponto de fusão. Por exemplo, as substâncias no estado sólido possuem partículas moleculares próximas e consequentemente com maior força. Quanto maior for o somatório dessas forças intermoleculares, maior será a energia necessária para separá-las e, consequentemente, maior será o ponto de fusão da substância.

Tamanho da cadeia ou peso das moléculas: quanto maior for a cadeia molecular, mais contato existirá entre as moléculas. Logo, será necessário mais energia para que ocorra a mudança de estado físico da substância.

Demais fatores: entre os outros fatores que podem influenciar no ponto de fusão estão a pressão atmosférica, as condições climáticas (levando-se em consideração a unidade e a temperatura, por exemplo).

Curiosidade

O carbono, elemento da tabela periódica representado pela letra C, deveria, por conta da posição na tabela periódica, ter um ponto de fusão baixo. Contudo, a variedade grafite apresenta ponto de fusão muito alto no valor de 3.727°C’’². Da mesma forma que o carbono, o tungstênio, representado pela letra W na tabela periódica, é o elemento metálico com o maior ponto de fusão, no valor de 3.410°C.