Der Hauptunterschied zwischen Schmelzpunkt und Gefrierpunkt besteht darin, dass der Schmelzpunkt die Temperatur ist, bei der ein Feststoff in den flüssigen Zustand übergeht, während der Gefrierpunkt der Punkt ist, an dem jede Flüssigkeit ihren Zustand in einen Feststoff ändert.
Phasenänderungen sind Prozesse, bei denen Energie freigesetzt oder Energie gewonnen wird. Schmelzpunkt und Gefrierpunkt sind Punkte, an denen Phasenänderungen auftreten. Mit diesen können sich auch viele andere Eigenschaften des Materials verändern. Theoretisch sind der Gefrierpunkt und der Schmelzpunkt eines Materials gleich, aber manchmal weichen die beiden Werte für bestimmte Substanzen voneinander ab.
Was ist der Schmelzpunkt?
Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der ein Feststoff in seinen flüssigen Zustand übergeht. Es ist eine physikalische Eigenschaft, die wir verwenden können, um eine Verbindung zu identifizieren. Wenn ein fester Zustand in einen flüssigen Zustand übergeht, findet eine Phasenänderung statt. Es tritt bei einer charakteristischen Temperatur für einen bestimmten Druck auf. Dafür müssen wir die benötigte Energie liefern.
Der Phasenwechsel absorbiert Energie/Wärme (endotherm) beim Übergang von fest zu flüssig. Meist wird diese Energie in Form von Wärme zugeführt. Wärme ist erforderlich, um die Temperatur des Feststoffs auf seinen Schmelzpunktzustand zu erhöhen. Außerdem benötigt der Stoff die Energie, um sich selbst zu schmelzen. Wir nennen diese Energie Schmelzwärme; das ist eine Art latenter Wärme.
Latente Wärme ist die Wärme, die von einem Stoff während eines Phasenwechsels aufgenommen oder abgegeben wird. Diese Wärmeänderungen verursachen keine Temperaturänderungen, wenn sie absorbiert oder abgegeben werden. Daher nimmt die Substanz am Schmelzpunkt Wärme auf, aber die Temperatur ändert sich nicht entsprechend. Thermodynamisch ist am Schmelzpunkt die Änderung der freien Gibbs-Energie null. Die folgende Gleichung gilt für ein Material am Schmelzpunkt. Es zeigt, dass sich die Temperatur nicht ändert, aber die Enthalpie und Entropie des Materials sich ändern.
ΔS=ΔH/T
Da die Substanz Energie aufnimmt, steigt die Enthalpie beim Schmelzpunkt. Im festen Zustand sind Partikel gut geordnet und haben weniger Bewegung. Aber im flüssigen Zustand nimmt ihre zufällige Natur zu. Daher steigt am Schmelzpunkt die Entropie an. Je nach Druck gibt es für ein bestimmtes Material einen bestimmten Schmelzpunkt. Wir können nur die Schmelzpunkte für Feststoffe bestimmen.
Abbildung 01: Schmelzpunkte verschiedener chemischer Elemente
Im Labor können wir viele Techniken anwenden, um den Schmelzpunkt zu bestimmen. Die Verwendung eines Schmelzpunktmessgeräts ist sehr einfach. Wir können einen fein pulverisierten Feststoff in eine Kapillare geben, bei der ein Ende verschlossen ist. Dann sollten wir das versiegelte Ende, das den Feststoff enthält, in die Apparatur geben. Hier sollte das Ende das Metall im Inneren berühren. Danach können wir den Festkörper durch das Lupenfenster der Apparatur beobachten. Es gibt auch ein Thermometer, um die Temperatur aufzuzeichnen. Wenn die Temperatur allmählich ansteigt, erwärmt sich das Metall und auch der Feststoff in der Kapillare erwärmt sich. Wir können den Punkt beobachten, an dem das Schmelzen beginnt und endet. Und dieser Bereich entspricht dem Schmelzpunkt. Der Schmelzpunkt von Wasser liegt bei 0 °C. Wolfram hat mit 3410 °C den höchsten Schmelzpunkt.
Was ist der Gefrierpunkt?
Gefrierpunkt ist die Temperatur, bei der jede Flüssigkeit ihren Zustand in einen Feststoff ändert. Die Temperatur von Schmelzpunkt und Gefrierpunkt eines Materials ist mehr oder weniger derselbe Wert. Beispielsweise wird das Wasser bei 0°C zu Eis und sein Schmelzpunkt liegt ebenfalls bei 0°C. Genauer gesagt beschreibt der Gefrierpunkt den Phasenwechsel der Materie.
Abbildung 02: Gefrieren von Wasser bildet Eis
Darüber hinaus verringert der Vorgang des Einfrierens einer Substanz die Entropie. In der Chemie gibt es einen Begriff wie „Gefrierpunkterniedrigung“, der erklärt, wie das Vorhandensein eines nichtflüchtigen gelösten Stoffes in einer Lösung die Gefriertemperatur des Lösungsmittels senkt.
Was ist der Unterschied zwischen Schmelzpunkt und Gefrierpunkt?
Schmelzpunkt und Gefrierpunkt sind entgegengesetzte Richtungen derselben Phasenänderung. Der Hauptunterschied zwischen Schmelzpunkt und Gefrierpunkt besteht darin, dass der Schmelzpunkt die Temperatur ist, bei der ein Feststoff in den flüssigen Zustand übergeht, während der Gefrierpunkt der Punkt ist, an dem jede Flüssigkeit ihren Zustand in einen Feststoff ändert. Darüber hinaus gibt es auch einen Unterschied zwischen Schmelzpunkt und Gefrierpunkt in Bezug auf ihre Entropieänderung; Beim Schmelzen eines Festkörpers nimmt die Entropie zu, aber beim Gefrieren nimmt die Entropie ab. Obwohl Schmelzpunkt- und Gefrierpunkttemperaturen für ein bestimmtes Material theoretisch ähnlich sind, variieren sie praktisch leicht.
Zusammenfassung – Schmelzpunkt vs. Gefrierpunkt
Schmelzpunkt und Gefrierpunkt sind zwei physikalische Eigenschaften von Stoffen. Der Hauptunterschied zwischen Schmelzpunkt und Gefrierpunkt besteht darin, dass der Schmelzpunkt die Temperatur ist, bei der ein Feststoff in den flüssigen Zustand übergeht, während der Gefrierpunkt der Punkt ist, an dem jede Flüssigkeit ihren Zustand in einen Feststoff ändert.
