Базы данных
База данных понятий
Переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое при нагревании; фазовый переход первого рода, происходящий с поглощением теплоты. Главными характеристиками такого перехода чистых веществ являются температура и энтальпия плавления. Если состав плавящегося вещества не изменяется, плавление называют конгруэнтным, если изменяется - инконгруэнтным.
Плавлению предшествуют интенсивное разупорядочивание кристаллов вещества (так называемое предплавление) и проявление жидких микроучастков на пов-сти кристаллов и вблизи межкристаллитных границ. По мере нагревания микроучастки укрупняются и сливаются, формируя жидкую фазу, а кристаллы рассыпаются на фрагменты и уменьшаются в размерах до полного исчезновения. Теплота, подводимая к веществу при плавлении, расходуется в осн. на разрыв межатомных связей, а не на его нагревание. Поэтому чистые крупнокристаллич. вещества в течение плавления не изменяют свою температуру. Для таких веществ температура плавления служит идентифицирующей характеристикой и критерием их чистоты. Плавление веществ со сходной кристаллич. структурой описывается эмпирич. ф-лой Линдемана.
Температура плавления большинства чистых веществ (за исключением т. наз. аномальных - Bi, Ga, Sb, льда и др.) возрастает с увеличением давления. Для давлений, меньших 0,1 МПа, зависимость температуры плавления от давления р приближенно выражается эмпирич. ф-лой Симона.
При р > 0,1 МПа ф-ция температуры плавления от давления может иметь максимумы. Разница между температурами плавления полиморфных модификаций одного и того же вещества достигает 270 К (напр., две кубич. модификации КСl), а кристаллов с различным изотопным составом 5 К (напр., водород и дейтерий). Крупные кристаллы чистого вещества плавятся при более высокой температуре, чем мелкие. При размерах кристаллов d > 10 нм температура их плавления определяется по ф-ле:
Tпл дисперсии = Tпл(1-(4σV/ΔHплd))
где σ - удельная поверхностная энергия кристаллов; ΔHпл - мол. энтальпия плавления.
Переход мелкокристаллич. полидисперсных веществ в жидкое состояние происходит не при постоянной температуре, а в интервале температур (до неск. градусов): начинается при температуре плавления самых мелких, а завершается при температуре плавления наиболее крупных кристаллов. Твердые р-ры также плавятся в температурном интервале, который может достигать десятков градусов и в соответствии с диаграммой состояния зависит от состава этих р-ров. Уд. энтальпия плавления большинства веществ находится в пределах 10-300 кДж/кг и значительно уступает энтальпии парообразования. Возрастание при плавлении энтропии ΔS составляет 3-60 Дж/(моль·К); для большинства простых веществ AS не превышает 6-11 Дж/(моль·К). Связь между изменениями энтальпии, энтропии и объема веществ при плавлении и температурой плавления описывается уравнением Клапейрона-Клаузиуса.
Неорганические простые вещества плавятся при температурах от 2,0 К (4Не) до 3653 К (вольфрам). Среди соединений наиб. температуру плавления имеют HfN (3603 К), ZrC (3803 К), ТаС (4258 К) и HfC (4163 К). Температура плавления металлов коррелирует с их способностью расширяться при нагревании.
Орг. вещества плавятся при 80-550 К. Энтальпия плавления гомологов увеличивается с ростом мол. массы до предела, специфичного для каждого гомологического ряда. Вещества, молекулы которых имеют сильно удлиненную форму, плавятся с переходом в жидкокристаллич. состояние. Кристаллич. полимеры плавятся в интервале температур, который определяется ММР и размерами кристаллитов полимеров.
Наряду с изменениями др. физ. свойств, при плавлении увеличивается также уд. объем веществ (кроме аномальных), но резко снижается сопротивление сдвигу.
Плавление играет важную роль в природе (таяние льда и снега на поверхности Земли, плавление минералов с образованием магмы в ее недрах и т. д.), в науке и технике для литья, пайки, получения чистых веществ (зонная плавка, плавление с фракционной кристаллизацией и др.).