溶融点と凝固点の違い

融点と凝固点の決定的な違いは、融点は固体が液体状態になる温度であり、凝固点はあらゆる液体が固体に変化する温度である...ということである。

融点と凝固点の大きな違いは、融点は固体が液体状態になる温度であり、凝固点はあらゆる液体が固体に変化する温度であることである。

相変化は、エネルギーの放出またはエネルギーの獲得を伴うプロセスである。融点、凝固点とは、相変化が起こる点である。これらによって、素材の他の多くの特性が変化する。理論的には物質の凝固点と融点は同じだが、特定の物質でこの2つの値が異なることがある。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 融点とは 3. 凝固点とは 4. 横並び比較 - 表形式での融点と凝固点 5. まとめ

融点（メルティングポイント）は何ですか？

融点とは、固体が液体状態に変化する温度のことです。化合物を特定するために利用できる物理的性質である。相変化は、固体が液相に変化するときに起こります。ある圧力に対して、ある特徴的な温度で発生する。そのためには、必要なエネルギーを供給する必要があります。

固体から液体状態になるとき、相変化でエネルギー・熱を吸収する（熱吸収）。このエネルギーは、ほとんどの場合、熱という形で提供されます。固体を融点状態まで温度を上げるには、加熱が必要です。また、物質が自ら溶けるにはエネルギーが必要です。このエネルギーを潜熱である核融合熱と呼んでいます。

潜熱とは、物質が相変化する際に吸収または放出する熱のことである。これらの熱の変化は、吸収されたり放出されたりしても、温度変化は生じません。このように、融点では、物質は熱を吸収するが、温度はそれに応じて変化しない。熱力学的には、融点ではギブスの自由エネルギーの変化はゼロである。次の式は、融点にある物質に対して有効である。その結果、温度は一定でも、材料のエンタルピーとエントロピーが変化していることがわかった。

ΔS=ΔH/T

融点では物質がエネルギーを吸収するため、エンタルピーが増加する。固体状態では、粒子はきれいに整列し、動きも少なくなります。しかし、液体状態では、そのランダム性は増大する。このように、融点ではエントロピーが増大する。圧力によって、ある物質には特定の融点が存在する。固体の融点しか決められない。

図01：各種化学元素の融点

実験室では、融点を測定するために様々な手法を用いることができます。融点測定器の使い方は簡単です。一端を密閉したキャピラリーチューブに、微粉末の固体を入れてみます。そして、固体を含む密閉された端部を装置に入れる必要がある。ここで、端が中の金属に触れるようにする。その後、装置の虫眼鏡窓から固体を見ることができる。また、温度を記録するための温度計もあります。温度が徐々に上昇すると、金属が加熱され、キャピラリーチューブ内の固体も加熱されます。溶融の始まりと終わりのポイントを観察することができるのです。この範囲は融点に相当する。水の融点は0℃。タングステンの融点は3410℃と最も高い。

凝固点は何ですか？

凝固点とは、あらゆる液体が固体に変化する温度である。物質には、ほぼ同じ温度で融点と凝固点がある。例えば、水は0℃で氷になり、その融点も0℃である。より正確には、物質の相変化を表すのが凝固点である。

図02：水が凍って氷になる様子

また、物質を凍らせる過程では、エントロピーが減少する。化学の用語に「凝固点降下」というのがあるが、これは溶液中に不揮発性の溶質があると、溶媒の凝固温度が下がることを説明するものである。