Temperatura a la que un sólido puro y su líquido están en equilibrio termodinámico bajo una presión especificada, de modo que el sólido comienza a convertirse en líquido sin cambio neto de temperatura.

Principio

En el punto de fusión las energías libres de Gibbs de las fases sólida y líquida son iguales para la sustancia a la presión dada; la energía suministrada se emplea en el cambio de fase y no en aumentar la temperatura.

Demostración

Una muestra de naftaleno puro en una capilar sellada a 1 atm permanece a 80,2 °C mientras se funde parcialmente; calentar ligeramente más produce una fase completamente líquida.

Aplicación incorrecta

Usar el punto de fusión medido en una mezcla o en una muestra impura como si fuera el valor de la sustancia pura, o informar la temperatura del primer indicio de fusión durante un calentamiento rápido en lugar de la temperatura de equilibrio.

Consecuencia

Correctamente medido para una sustancia pura y la presión especificada, el punto de fusión proporciona una propiedad termodinámica reproducible útil para identificación, evaluación de pureza y diagramas de fase.

Inversión

El punto de congelación se refiere a la temperatura a la que el líquido y el sólido están en equilibrio durante el enfriamiento; para sustancias puras a presión constante el punto de fusión y el punto de congelación coinciden, aunque en la práctica pueden diferir por histéresis y cinética.

Límite

Se aplica a sustancias puras bajo presión definida (comúnmente 1 atm); excluye transiciones vítreas, transiciones polimórficas, líquidos subenfriados metastables y casos dominados por barreras cinéticas más que por equilibrio.

Tensión semántica

Existe tensión entre la definición de equilibrio (punto de fusión termodinámico) y las definiciones operativas de laboratorio (inicio visible de fusión durante el calentamiento, desplazado por impurezas o velocidad de calentamiento).

Síntesis

El punto de fusión es la temperatura termodinámica a la que un sólido puro y su líquido están en equilibrio a una presión dada; refleja la igualdad de las energías libres de fase y se usa para identificar sustancias y evaluar pureza, mientras que la medida exige condiciones controladas para evitar efectos cinéticos e impurezas.