Determinação dos pontos de fusão e ebulição
O ponto de fusão:
O ponto de fusão depende das forças existentes entre as moléculas (ou entre íons, no caso de cristais iônicos) da substância sólida. Se estiverem fortemente ligadas umas às outras, a temperatura necessária para separá-las deve ser elevada, para dispô-las em sua nova forma, o líquido. Neste estado as partículas não podem se afastar muito umas das outras e nem se avizinhar demais. Por isso, suas características físicas são intermediárias entre sólidos e gases.
Substâncias diferentes possuem ponto de fusão diferentes, que as caracterizam. Por exemplo, compostos orgânicos com propriedades semelhantes como os hidrocarbonetos parafínicos são difíceis de se distinguir, pois têm atividades químicas praticamente idênticas. No entanto, o ponto de fusão não é o mesmo, e sua determinação serve para identificar um hidrocarboneto, separando-o dos demais. A pureza de uma substância também influi grandemente no valor de seu ponto de fusão, podendo reduzí-lo ou aumentá-lo. Portanto, através do ponto de fusão pode-se também avaliar o grau de pureza de um sólido. Para algumas substâncias não existe ponto de fusão, pois elas se decompõem antes de se fundirem. A madeira por exemplo, quando é aquecida não se funde, mas carboniza-se. A lignina e a celulose, constituintes da madeira, decompõem-se e trtanforma-se em substâncias voláteis. Muitas substâncias orgânicas e inorgâncias manifestam comportamento análogo.
Quando se aquece um sólido a partir de uma temperatura muito inferior à do seu ponto de fusão, esta sobe gradualmente até alcançar esse ponto. Ainda que o fornecimento de calor prossiga, a temperatura mantém-se inalterada por um certo intervalo de tempo. O calor que, antes da substância atingir o seu PF era utilizado para aumentar a vibração molecular (ou iônica), agora é empregado para arrancar as partículas das posições que ocupavam. Ou seja, a energia calorífica destina-se apenas a destruir o retículo cristalino, não contribuindo para o aumento da temperatura. Nessa fase, a energia calorífica empregada é chamada calor latente de fusão. A substância encontra-se parte no estado sólido e parte no estado líquido, isto é, numa fase de transição para o estado líquido.
Determinando o ponto de fusão:
Usa-se um capilar com diâmetro de 1-2 mm e comprimento de 7-8 cm, fechado em uma das extremidades, e dentro dele uma amostra da substância pulverizada. Para colocar a substância no capilar faz-se um pequeno monte da substância e imerge-se o capilar nesse monte para que o pó penetre em seu interior. Depois ele é virado e batido delicadamente sobre uma superfície, para que o sólido se acomode no fundo.
O capilar é então unido a um termômetro, de modo que sua ponta inferior atinja aproximadamente a metade do bulbo de mercúrio. Mergulha-se o termômetro no banho de fusão (balão com água em aquecimento) e controla-se os valores atingidos pelo mercúrio. Anota-se então a temperatura marcada no momento em que a substância começar a fundir. Essa é a temperatura de fusão da substância.
O ponto de ebulição:
Se um líquido é colocado em um recipiente fechado, parte dele evapora-se, até que o vapor formado tenha um certo valor de pressão denominado tensão de vapor. Esta é uma propriedade que depende da temperatura. Representa o limite máximo para a evaporação daquele líquido, naquela temperatura. Nessas condições o vapor é chamado de saturante. Cada líquido tem sua própria pressão de vapor, que depende da natureza do líquido, mas não da quantidade. Por exemplo, aquecendo-se a água numa panela, estabelece-se uma evaporação cada vez maior. Quando a pressão de vapor iguala-se ao valor da pressão externa exercida sobre o líquido, a água ferve, com o característico fenômeno da formação de bolhas de ar na massa líquida. Durante a ebulição, bem como em qualquer transição de estados físicos, a temperatura do sistema mantém-se constante, até que toda a massa líquida passe ao estado gasoso.
Determinando o ponto de ebulição:
Para se determinar o ponto de ebulição são necessários dois tubos fechados em uma extremidade: um deles é capilar, com 1 mm de diâmetro e 90 mm de comprimento. Coloca-se o líquido no tubo mais largo, mergulhando-se nele o capilar com a extremidade fechada para cima. Une-se o conjunto ao bulbo de um termômetro, imergindo-o depois em um dispositivo análogo ao usado para o ponto de fusao. Aquecendo-se o banho, o ar contido no capilar dilata-se e sai como pequenas bolhas espaçadas, sendo substituído por vapores do líquido em análise.
No ponto de ebulição as bolhas saem em descarga veloz e contínua. retira-se a fonte de calor e espera-se que o desprendimento de bolhas diminua e permaneça apenas uma, indecisa entre desprender-se e permanecer no capilar. Isto significa que a pressão atmosférica existente sobre ela é idêntica à tensão de vapor do líquido que, do lado interno do capilar, atua sobre a bolha. A igualdade de pressões indica que o líquido atingiu a temperatura de ebulição. Portanto, deve-se efetuar a leitura do termômetro precisamente nesse ponto.