Un panneau routier québécois rappelle le point de congélation de l'eau à0 °C.
Lepoint de fusion (ou latempérature de fusion) d'uncorps pur ou d'uneutectique est, à unepression donnée, latempérature à laquelle lesétatsliquide etsolide de cette substance peuvent coexister à l'équilibre. Si l'on chauffe la substance (initialement solide), ellefond à cette température et la température ne peut pas augmenter tant que tout le solide n'a pas disparu. Réciproquement, si l'on refroidit la substance (initialement liquide), elle sesolidifie à cette même température, qu'on peut donc aussi appelerpoint de solidification (outempérature de solidification). Pour certaines substances dont l'eau, la solidification est souvent dénommée congélation : lepoint de congélation de l'eau à1atm est0,002 519 ± 0,000 002°C[1].
Les substances autres que les corps purs et les eutectiques n'ont pas de point de fusion car leur fusion (ou leur solidification) se produit sur une plage de températures. Il y a donc une température de début de fusion (appelée température dusolidus ou simplement solidus) et une température de fin de fusion (température duliquidus ou simplement liquidus).
Graphique de la dépendance de la pression sur la température de fusion de l'eau (MPa/K).
La plupart des substances seliquéfient et sesolidifient approximativement à la même température. Par exemple, pour lemercure, le point de fusion et de congélation sont234,32K (−38,82°C). Cependant, plusieurs substances ont la caractéristique de pouvoir être ensurfusion et peuvent donc geler à une température inférieure à leur point de congélation théorique. L'eau en est un exemple car la pression de surface des molécules d'eau pure est difficile à éliminer et on peut retrouver des gouttelettes d'eau jusqu'à−42 °C dans les nuages si elles ne contiennent pas unnoyau de congélation[1].
Lorsqu'uncorps pur solide est chauffé, la température augmente jusqu'à atteindre le point de fusion. À ce point, la température reste constante tant que le corps n'est pas entièrement passé sous phase liquide. La différence d'énergie pour entrainer la fusion complète de ce corps pur n'est donc pas seulement due a celle qu'on doit ajouter pour atteindre la température critique, mais il faut également y ajouter lachaleur latente () pour passer de l'état solide à l'état liquide.
Du point de vue de lathermodynamique, l’enthalpie () et l’entropie () du matériau augmentent donc () à latempérature de fusion de telle façon qu’on peut les exprimer lors du changement d’un corps de masse m ainsi :
Contrairement à la température de vaporisation (point d'ébullition), la température de fusion est assez indépendante des changements de pression, car lesvolumes molaires de la phase solide et de la phase liquide sont assez proches[2],[3].
Généralement, lorsque l'on reste dans la même famille de composés chimiques, le point de fusion augmente avec lamasse molaire.
comme laréticulation empêche le glissement à grande échelle des chaînes les unes par rapport aux autres, il nʼy a pas de « vraie »fusion dans le sens de la formation dʼunliquide ; formellement, le « bloc de polymères » n'est qu'une seule et unique molécule, et la stabilité thermique est donc limitée par ladécomposition ;
Appareil de mesure de point de fusion automatique M5000.
Il existe différents appareils de mesure de point de fusion reposant tous sur la restitution d'ungradient de température. Ils peuvent être constitués soit d'une plaque métallique chauffante telle leBanc Kofler ou lebloc Maquenne, soit d'un bain d'huile tel letube de Thiele.
Dans le travail pratique de laboratoire on utilise des appareils de mesure de point de fusion automatique. Ils sont faciles à manier, fonctionnent plus vite, fournissent des résultats reproductibles et sont plus précis[8].
Point de fusion des corps simples sous pression atmosphérique
