ما هي العوامل المؤثرة على درجة الانصهار؟
تعد درجة الانصهار (بالإنجليزية: Melting point) إحدى الخصائص المهمة للمادة، حيث يمكن استخدام درجة الانصهار لتحديد ماهية المادة، كما تستخدم أيضًا كمؤشر على نقاوة المادة، وتُعرَّف درجة انصهار المادة الصلبة بأنها درجة الحرارة التي توجد عندها المادة الصلبة في حالة توازن مع سائلها تحت ضغط خارجي مقداره 1 أتموسفير، وتتأثر درجة الانصهار بعدة عوامل، ومن أهمها ما يأتي:[١]
حجم جزيئات المادة
يؤثر الحجم الجزيئي للمادة على درجة الانصهار، إذ تذوب الجزيئات الأصغر حجمًا في درجات حرارة أقل من الجزيئات الأكبر حجمًا، فعلى سبيل المثال، تبلغ درجة انصهار الإيثانول (C2H5OH) -114.1 درجة مئوية، بينما تبلغ درجة انصهار جزيء الإيثيل السليلوز (C20H38O11) الأكبر حجمًا 151 درجة مئوية، حيث إن الجزيئات الكبيرة لها هياكل عملاقة تتكون من العديد من الذرات اللافلزية المرتبطة بالذرات المجاورة بواسطة روابط تساهمية، والمواد ذات الهياكل التساهمية العملاقة، مثل الماس والجرافيت والسيليكا، لها درجات انصهار عالية للغاية؛ لأن العديد من الروابط التساهمية القوية يجب أن تنكسر قبل أن تذوب المادة كليًا.[٢]
قوة التجاذب بين الجزيئات
أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على درجة انصهار المادة هو نوع القوى التي تربط بين الجزيئات المكونة للمادة، حيث تؤدي الروابط الأقوى بين الجزيئات إلى درجات انصهار أعلى، فعادةً ما تمتلك المركبات الأيونية درجات انصهار عالية، لأن القوى الكهروستاتيكية (أو القوى الأيونية) التي تربط بين الأيونات تكون قوية جدًا، أما في المركبات العضوية، فيؤدي وجود القطبية، أو الروابط الهيدروجينية بشكلٍ خاص، إلى امتلاكها درجة انصهار عالية أيضًا، فدرجة انصهار المواد القطبية أعلى من درجة انصهار المواد غير القطبية ذات الأحجام المماثلة.[١][٢]
إن كل نوع من أنواع القوى بين الجزيئات له قوة جذب مختلفة، ولذلك تتطلب المركبات التي تحتوي على روابط هيدروجينية طاقة أكبر لكسر التجاذب بين الجزيئات من المركبات غير القطبية التي لها قوى تشتت لندن (قوى فاندرفالز) فقط، وبالتالي، فإن وجود روابط هيدروجينية يزيد من درجة انصهار المادة.[٢][٣]
وجود الشوائب
تذوب المواد الصلبة غير النقية عند درجات حرارة منخفضة، وقد تذوب أيضًا في نطاق درجة حرارة أوسع؛ يُعرف باسم انخفاض درجة الانصهار، ويكون نطاق درجة الانصهار للمواد الصلبة النقية ضيقًا، وعادة ما يتراوح بين 1 إلى 2 درجة مئوية فقط، ويعرف باسم درجة الانصهار الحادة، ويشار إلى أن الشوائب تسبب عيوبًا هيكلية تجعل التغلب على التفاعلات الجزيئية بين الجزيئات أسهل، فكلما زادت الشوائب في العينة؛ كلما انخفضت درجة الانصهار.[٢][٣]
غالبًا ما تكون نقطة الانصهار الحادة دليلًا على أن العينة نقية إلى حدٍ ما، أما نطاق الانصهار الواسع، فيدل على أنها ليست نقية، فعلى سبيل المثال، تحتوي البلورة العضوية النقية على جزيئات موحدة ومعبأة بشكل مثالي معًا، ومع ذلك، فإن البلورات تكون غير نقية عندما تظهر في خليط مكون من جزيئين عضويين مختلفين، وذلك لعدم توافقها معًا بشكلٍ جيد، فيتطلب الأمر مزيدًا من الحرارة لإذابة الهيكل النقي، أي درجة انصهار عالية نوعًا ما.[٢][٣]
المراجع
- ^ أ ب "Melting Point of an Organic Compound.", olabs. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج "What Factors Affect Melting Point?", sciencing, Retrieved 1/8/2021. Edited.
- ^ أ ب ت "Melting Points in Organic Chemistry", jove. Edited.
