برای فرایندهای فیزیکی که در نقطه ذوب روی می‌دهد،ذوب،انجماد، وبلوری‌شدن را ببینید.
نقطهٔ ذوب یادمای ذوب به دمایی که در آن، ماده به‌طور کامل از حالتجامد بهمایع (یا بالعکس) تبدیل می‌شود،دمای ذوب می‌گویند.دمای ذوب درنمودارهای فازی به‌عنواننقطهٔ ذوب مطرح می‌شود. تمامی نقاطی که روی خط میان فاز مایع و جامد قرار دارند، همگی بیانگر نقطهٔ انجماد/ذوب هستند. معروف‌ترین نقطهٔ ذوب/نقطهٔ انجماد مربوط به آب است. به دلیل توانایی مواد در فوق سرد شدن، نقطه انجماد می‌تواند به راحتی کمتر از مقدار واقعی خود به نظر برسد. نقطهٔ ذوب و انجماد همیشه برای مواد خالص در نظر گرفته می‌شود. نقطه ذوب یک ماده به فشار بستگی دارد و معمولاً در فشار استاندارد مانند ۱ اتمسفر یا ۱۰۰ کیلو پاسکال مشخص می‌شود.ناخالصی و فشار روی نقطهٔ ذوب/انجماد تأثیر می‌گذارد. در حین ذوب‌شدن/منجمد شدن، دمای جسم ثابت می‌ماند. وجود ناخالصی سبب کاهش نقطه ذوب می‌گردد.
نمودار حجم و فشار (خط بین مایع و جامد نشان‌دهندهٔنقطهٔ ذوب/نقطهٔ انجماد است)
در یک جسم جامد،مولکول‌های تشکیل‌دهندهٔ آن در جای خودنوسان می‌کنند، ولی هنوز حالت کریستالی خود را حفظ کرده‌اند. اگر به جسم سخت گرما داده شود، این نوسان‌ها بیشتر می‌شوند، تا زمانی کهساختار کریستالی از هم می‌پاشد و جسم مایع می‌شود.
مواد دارای نقطهٔ ذوب نامتجانس در یک محدودهٔ دماییِ مشخص ذوب یا منجمد می‌شوند و در این محدوده با پایین‌رفتن دما مقدارفازِ جامد بیشتر شده و از مقدار فاز مایع کاسته می‌شود.
تعریف یک دما به‌عنوان دمای ذوب یا دمای انجماد به دیدگاه ما از رژیم حرارتی بستگی دارد. هنگام گرم کردن، این نقطه، نقطهٔ ذوب، و هنگام سرد کردن، نقطهٔ انجماد است.
فشار بر نقطهٔ ذوب مواد تأثیر گذار است. با بالارفتن فشار نقطهٔ ذوب نیز بالا می‌رود. (البته یک استثنا وجود دارد: آب، که با فشار بالاتر، نقطهٔ ذوب آن پایین می‌آید). با افزایش فشار، نقطهٔ ذوبیخ کاهش می‌یابد.
برای اکثر مواد، نقطه ذوب و انجماد تقریباً برابر است. برای مثال، نقطه ذوب و نقطه انجماد جیوه ۲۳۴٫۳۲ کلوین (۳۸٫۸۳- درجه سانتیگراد؛۳۷٫۸۹ درجه فارنهایت) است.[۱] با این حال، برخی از مواد دارای دماهای انتقال جامد-مایع متفاوتی هستند. به عنوان مثال،آگار در ۸۵ درجه سانتیگراد (۱۸۵ درجه فارنهایت؛ ۳۵۸ کلوین) ذوب می‌شود و در ۳۱ درجه سانتیگراد (۸۸ درجه فارنهایت؛ ۳۰۴ کلوین) جامد می‌شود. چنین وابستگی جهتی به عنوانهیسترزیس شناخته می‌شود. نقطه ذوب یخ در فشار ۱ اتمسفر بسیار نزدیک به ۰ درجه سانتیگراد (۳۲ درجه فارنهایت؛ ۲۷۳ کلوین) است.[۲] این شرایط به عنوان نقطه انجماد شناخته می‌شود. در حضورمواد هسته زا، نقطه انجماد آب همیشه با نقطه ذوب یکسان نیست. در غیاب هسته‌سازها، آب می‌تواند قبل از انجماد به‌عنوان یک مایع فوق‌سرد شده تا دمای -۴۸٫۳ درجه سانتیگراد (-۵۴٫۹ درجه فارنهایت؛ 224.8 K) وجود داشته باشد.
فلزی که بالاترین نقطه ذوب را داردتنگستن است، در دمای ۳۴۱۴درجه سانتی گراد (۶۱۷۷ درجه فارنهایت؛ ۳۶۸۷ کلوین)؛[۳] این ویژگی تنگستن را برای استفاده به عنوان رشته‌های الکتریکی در لامپ‌های رشته‌ای عالی می‌کند.کربنیترید هافنیوم (HfCN) یک ترکیب نسوز با بالاترین نقطه ذوب شناخته شده در بین هر ماده تا به امروز و تنها مورد تأیید شده‌است که نقطه ذوب بالای ۴۲۷۳ کلوین (۴۰۰۰ درجه سانتیگراد؛ ۷۲۳۲ درجه فارنهایت) در فشار محیط دارد. شبیه‌سازی‌های کامپیوتریمکانیک کوانتومی پیش‌بینی کردند که اینآلیاژ دارای نقطه ذوب حدود ۴۴۰۰ کلوین خواهد بود.[۴] این پیش‌بینی بعداً توسط آزمایش تأیید شد، اگرچه اندازه‌گیری دقیق نقطه ذوب آن هنوز تأیید نشده‌است.[۵] در انتهای دیگر مقیاس، هلیوم به هیچ وجه در فشار معمولی حتی در دماهای نزدیک بهصفر مطلق منجمد نمی‌شود. فشار بیش از بیست برابر فشار معمولی اتمسفر ضروری است.
تکنیک‌های آزمایشگاهی زیادی برای تعیین نقطه ذوب وجود دارد.معیار کوفلر یک نوار فلزی با گرادیان دما (ازدمای اتاق تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد) است. هر ماده ای را می‌توان روی قسمتی از نوار قرار داد و رفتار حرارتی آن را در دمای آن نقطه نشان داد.کالریمتری سنجشی مقیاسی اطلاعاتی در مورد نقطه ذوب همراه باآنتالپی همجوشی آن می‌دهد.
یک دستگاه اصلی نقطه ذوب برای تجزیه و تحلیل جامدات کریستالی شامل یکحمام روغن با یک پنجره شفاف (اصلی‌ترین طرح: یک لوله Thiele) و یک ذره بین ساده است. چند دانه از یک جامد در یک لوله شیشه ای نازک قرار می‌گیرد و تا حدی در حمام روغن غوطه ور می‌شود. حمام روغن گرم می‌شود (و هم زده می‌شود) و با کمک ذره بین (و منبع نور خارجی) ذوب کریستال‌های منفرد در دمای معینی قابل مشاهده است. ممکن است به جای حمام روغن از یک بلوک فلزی استفاده شود. برخی از ابزارهای مدرن دارای تشخیص نوری خودکار هستند.
نقطه ذوب سنج دیجیتالی اتوماتیک
اندازه‌گیری همچنین می‌تواند به‌طور مداوم با یک فرایند عملیاتی انجام شود. به عنوان مثال، پالایشگاه‌های نفت نقطه انجمادسوخت دیزل را به صورت آنلاین اندازه‌گیری می‌کنند، به این معنی که نمونه از فرایند گرفته شده و به‌طور خودکار اندازه‌گیری می‌شود. این امکان اندازه‌گیری‌های مکرر را فراهم می‌کند زیرا نمونه لازم نیست به صورت دستی جمع‌آوری شود و به آزمایشگاه از راه دور برده شود.
نقطه انجماد یکحلال زمانی کاهش می‌یابد که ترکیب دیگری به آن اضافه شود، به این معنی که یکمحلول نقطه انجماد کمتری نسبت به یک حلال خالص دارد. این پدیده در کاربردهای فنی برای جلوگیری از یخ زدگی استفاده می‌شود، به عنوان مثال با افزودن نمک یااتیلن گلیکول به آب.
در شیمی آلی، قانون کارنلی که در سال ۱۸۸۲ توسطتوماس کارنلی ایجاد شد، بیان می‌کند کهتقارن مولکولی بالا با نقطه ذوب بالا مرتبط است.[۸] کارنلی قانون خود را بر اساس بررسی ۱۵۰۰۰ترکیب شیمیایی استوار کرد. به عنوان مثال، برای سه ایزومر ساختاری با فرمول مولکولی C5H12، نقطه ذوب در سریایزوپنتان ۱۶۰- درجه سانتی گراد (113 K)n-پنتان ۱۲۹٫۸- درجه سانتی گراد (143 K) ونئوپنتان ۱۶٫۴- درجه سانتی گراد (256.8 K) افزایش می‌یابد.[۹] به همین ترتیب درزایلن‌ها و همچنیندی کلروبنزن‌ها نقطه ذوب به ترتیبمتا، ارتو و سپس پارا افزایش می‌یابد.پیریدین تقارن کمتری نسبت بهبنزن دارد از این رو نقطه ذوب آن پایین‌تر است اما نقطه ذوب دوباره بادی‌آزین وتری‌آزین‌ها افزایش می‌یابد. بسیاری از ترکیبات قفس مانند مانندآدامانتان وکوبان با تقارن بالا نقطه ذوب نسبتاً بالایی دارند.
مانند بسیاری از ترکیبات با تقارن بالا،تتراکیس (تری متیل سیلیل) سیلان دارای نقطه ذوب بسیار بالایی (۳۱۹–۳۲۱ درجه سانتیگراد) است.
نقطه ذوب بالا ناشی از گرمای زیاد همجوشی، آنتروپی کم همجوشی یا ترکیبی از هر دو است. در مولکول‌های بسیار متقارن، فاز کریستالی به‌طور متراکم با بسیاری از برهمکنش‌های بین مولکولی کارآمد پر شده‌است که منجر به تغییر آنتالپی بالاتر در هنگام ذوب می‌شود.
در فوریه ۲۰۱۱،آلفا ایسر بیش از ۱۰۰۰۰ نقطه ذوب ترکیبات را از فهرست خود به عنوان داده باز منتشر کرد. این مجموعه داده برای ایجاد یک مدلجنگل تصادفی برای پیش‌بینی نقطه ذوب استفاده شده‌است که اکنون به صورت رایگان در دسترس است.[۱۰] داده‌های نقطه ذوب نیز ازمقدمات طبیعت موجود است. داده‌های با کیفیت بالا استخراج شده ازپتنت‌ها و همچنین مدل‌های توسعه یافته با این داده‌ها توسط تتکو و همکاران منتشر شد.
↑Hong, Q. -J. ; van de Walle, A. (2015). "Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations".Phys. Rev. B.92 (2): 020104(R). Bibcode:2015PhRvB..92b0104H. doi:10.1103/PhysRevB.92.020104.
↑Holman, S. W.; Lawrence, R. R.; Barr, L. (1 January 1895). "Melting Points of Aluminum, Silver, Gold, Copper, and Platinum".Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences.31: 218–233.doi:10.2307/20020628.JSTOR20020628.
↑Brown, R. J. C. & R. F. C. (2000). "Melting Point and Molecular Symmetry".Journal of Chemical Education.77 (6): 724. Bibcode:2000JChEd..77..724B. doi:10.1021/ed077p724.
4.png)
