Température à laquelle un solide pur et son liquide sont en équilibre thermodynamique sous une pression spécifiée, de sorte que le solide commence à se convertir en liquide sans variation nette de température.

Principe

Au point de fusion, les énergies libres de Gibbs des phases solide et liquide sont égales pour la substance à la pression donnée ; l'apport d'énergie sert à la transition de phase plutôt qu'à l'augmentation de la température.

Démonstration

Un échantillon de naphtalène pur dans une capillaire scellée à 1 atm reste à 80,2 °C pendant qu'il fond partiellement ; un chauffage légèrement supérieur donne une phase complètement liquide.

Mauvaise application

Utiliser comme valeur de référence un point de fusion mesuré sur un mélange ou un échantillon impur, ou rapporter la température d'apparition du premier début de fusion pendant un chauffage rapide plutôt que la température d'équilibre.

Conséquence

Mesuré correctement pour une substance pure à la pression spécifiée, le point de fusion fournit une propriété thermodynamique reproductible utile pour l'identification, l'évaluation de la pureté et les diagrammes de phases.

Inversion

Le point de congélation désigne la température à laquelle le liquide et le solide sont en équilibre lors du refroidissement ; pour des substances pures à pression constante, point de fusion et point de congélation coïncident, mais peuvent différer en pratique à cause d'hystérésis et de la cinétique.

Limite

S'applique aux substances pures sous pression définie (souvent 1 atm) ; exclut les transitions vitreuse, les transitions polymorphes, les liquides surfondus métastables et les cas dominés par des barrières cinétiques plutôt que par l'équilibre.

Tension sémantique

Il existe une tension entre la définition d'équilibre (point de fusion thermodynamique) et les définitions opérationnelles en laboratoire (début visible de fusion durant le chauffage, décalé par impuretés ou vitesse de chauffage).

Synthèse

Le point de fusion est la température thermodynamique à laquelle un solide pur et son liquide sont en équilibre pour une pression donnée ; il traduit l'égalité des énergies libres de phase et sert à identifier des substances et évaluer la pureté, tandis que sa mesure exige des conditions contrôlées pour éviter effets cinétiques et d'impuretés.