Het belangrijkste verschil tussen smeltpunt en vriespunt is dat smeltpunt de temperatuur is waarbij een vaste stof vloeibaar wordt, terwijl het vriespunt het punt is waarop een vloeistof zijn toestand in een vaste stof zal veranderen.
Faseveranderingen zijn processen waarbij energie vrijkomt of energie wordt gewonnen. Smeltpunt en vriespunt zijn punten waarop faseveranderingen optreden. Hiermee kunnen ook veel andere eigenschappen van het materiaal veranderen. Theoretisch zijn het vriespunt en het smeltpunt van een materiaal hetzelfde, maar soms verschillen de twee waarden voor bepaalde stoffen van elkaar.
Wat is smeltpunt?
Smeltpunt is de temperatuur waarbij een vaste stof overgaat in zijn vloeibare toestand. Het is een fysieke eigenschap die we kunnen gebruiken om een verbinding te identificeren. Wanneer een vaste stof wordt omgezet in een vloeibaar stadium, treedt er een faseverandering op. Het komt voor bij een karakteristieke temperatuur voor een bepaalde druk. Hiervoor moeten we de benodigde energie leveren.
De faseverandering absorbeert energie/warmte (endotherm) wanneer het van vast naar vloeibaar gaat. Meestal wordt deze energie geleverd in de vorm van warmte. Er is warmte nodig om de temperatuur van de vaste stof te verhogen tot het smeltpunt. Verder heeft de stof de energie nodig om zichzelf te smelten. We noemen deze energie fusiewarmte; dit is een soort latente warmte.
Latente warmte is de warmte die wordt geabsorbeerd of vrijkomt uit een stof tijdens een faseovergang. Deze warmteveranderingen veroorzaken geen temperatuurveranderingen omdat ze worden geabsorbeerd of vrijgegeven. Daarom absorbeert de stof bij het smeltpunt warmte, maar de temperatuur zal dienovereenkomstig niet veranderen. Thermodynamisch, bij het smeltpunt, is de verandering van Gibbs vrije energie nul. De volgende vergelijking is geldig voor een materiaal op het smeltpunt. Het laat zien dat de temperatuur niet verandert, maar de enthalpie en entropie van het materiaal veranderen.
ΔS=ΔH/T
Omdat de stof energie absorbeert, neemt de enthalpie toe bij het smeltpunt. In de vaste toestand zijn deeltjes goed geordend en hebben ze minder beweging. Maar in de vloeibare toestand neemt hun willekeurige karakter toe. Daarom neemt bij het smeltpunt de entropie toe. Afhankelijk van de druk is er een specifiek smeltpunt voor een bepaald materiaal. We kunnen alleen de smeltpunten voor vaste stoffen bepalen.
Figuur 01: Smeltpunten van verschillende chemische elementen
In het laboratorium kunnen we veel technieken gebruiken om het smeltpunt te bepalen. Het gebruik van een smeltpuntapparaat is heel eenvoudig. We kunnen wat fijn verpoederde vaste stof in een capillair doen waarin een uiteinde is verzegeld. Dan moeten we het verzegelde uiteinde dat de vaste stof bevat in het apparaat plaatsen. Hier moet het uiteinde het metaal binnenin raken. Daarna kunnen we de vaste stof observeren door het vergrootglasvenster van het apparaat. Er is ook een thermometer om de temperatuur op te nemen. Wanneer de temperatuur geleidelijk stijgt, zal het metaal opwarmen en zal de vaste stof in het capillair ook opwarmen. We kunnen het punt waarnemen waarop het smelten begint en eindigt. En dit bereik komt overeen met het smeltpunt. Het smeltpunt van water is 0 °C. Wolfraam heeft het hoogste smeltpunt, namelijk 3410 °C.
Wat is het vriespunt?
Vriespunt is de temperatuur waarbij een vloeistof zijn toestand verandert in een vaste stof. De temperatuur van smeltpunt en vriespunt voor een materiaal is min of meer dezelfde waarde. Het water verandert bijvoorbeeld in ijs bij 0°C en het smeltpunt is ook 0°C. Meer precies, het vriespunt beschrijft de verandering van fase van materie.
Figuur 02: Bevriezing van water vormt ijs
Bovendien vermindert het proces van het bevriezen van een stof de entropie. Er is een term in de chemie als "vriespuntverlaging", die verklaart hoe de aanwezigheid van een niet-vluchtige opgeloste stof in een oplossing de vriestemperatuur van het oplosmiddel verlaagt.
Wat is het verschil tussen smeltpunt en vriespunt?
Smeltpunt en vriespunt zijn tegengestelde richtingen van dezelfde faseverandering. Het belangrijkste verschil tussen smeltpunt en vriespunt is dat smeltpunt de temperatuur is waarbij een vaste stof naar de vloeibare toestand gaat, terwijl het vriespunt het punt is waar elke vloeistof zijn toestand in een vaste stof zal veranderen. Bovendien is er ook een verschil tussen smeltpunt en vriespunt in termen van hun entropieverandering; terwijl een vaste stof smelt, neemt de entropie toe, maar bij bevriezing neemt de entropie af. Trouwens, hoewel theoretisch smeltpunt- en vriespunttemperaturen voor een bepaald materiaal vergelijkbaar zijn, variëren ze in de praktijk enigszins.
Samenvatting – Smeltpunt versus vriespunt
Smeltpunt en vriespunt zijn twee fysische eigenschappen van stoffen. Het belangrijkste verschil tussen smeltpunt en vriespunt is dat smeltpunt de temperatuur is waarbij een vaste stof naar de vloeibare toestand gaat, terwijl het vriespunt het punt is waar een vloeistof zijn toestand in een vaste stof zal veranderen.
