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Cómo entender fácilmente qué es el punto de fusión

¿Si te hablan del punto de fusión es como si te hablaran en chino? No te preocupes, hoy te vamos a mostrar cómo entender fácilmente qué es el punto de fusión. Y es que, básicamente, el punto de fusión es la temperatura a la cual un cuerpo sólido pasa al estado líquido.

Sabemos lo que es el punto de ebullición, que indica el pasaje del estado líquido al gaseoso por lo que os explicamos ahora en qué consiste el que un cuerpo sólido se convierta en líquido. Os hablamos ahora en Espaciociencia de lo qué es y cómo se produce el punto de fusión.

Qué es el punto de fusión y cómo se produce

El punto de fusión es la temperatura a la cual el estado sólido y el estado líquido de una sustancia, coexisten en equilibrio térmico, a una presión de 1 atmósfera.

Por lo tanto, el punto de fusión no es el momento en el que un sólido pasa a líquido según lo dicho en el encabezamiento y para ser más exactos: es  el punto de equilibrio entre los estados sólido y líquido de una sustancia dada. A la transición entre dos estados se lo conoce como derretimiento.

hielo

En la mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, son iguales. Pero esto no siempre es así: por ejemplo, el Agar-agar se derrite a los 85 °C (185 °F) y se solidifica a partir de los 31 °C a 40 °C (87.8 °F a 104 °F); este proceso se conoce como histéresis.

Solamente los cuerpos cristalinos tienen un punto de fusión definido. Los cuerpos amorfos, al ser calentados, se reblandecen y se transforman poco a poco en cuerpos líquidos.

A continuación, te hablamos sobre el punto de fusión en cuerpos cristalinos.

Punto de fusión en los cuerpos cristalinos

Si se eleva la temperatura de un cuerpo cristalino (un metal, por ejemplo), la agitación térmica de las partículas se hace cada vez más intensa, y finalmente las oscilaciones son tales que las partículas son arrancadas de sus lugares. El cristal funde. Se “derrite”.

Durante la fusión de la totalidad de los cristales que forman un cuerpo, la temperatura se mantiene constante, a pesar de haber una aportación ininterrumpida de calor. Esta temperatura constante recibe el nombre de punto de fusión. Una vez terminada la fusión de los cristales, la temperatura aumenta de nuevo.

experimento

El calor proporcionado durante la fusión se llama calor de fusión; sirve únicamente para producir el cambio de estado. A veces se puede liberar la capa superficial de los cristales antes de que el cristal funda; es lo que se llama sublimación, que corresponde a la evaporación de los líquidos.

Sin embargo, la transformación del estado sólido al gaseoso sólo es aparente. En efecto, en el transcurso de la sublimación, durante un tiempo muy corto, existe un estado líquido intermedio.

¿Sabes algo acerca del punto de fusión en los cuerpos amorfos? Sigue leyendo para saber de lo que hablamos.

Punto de fusión en los cuerpos amorfos

llama hielo

En los cuerpos amorfos, en cambio, como el vidrio, el alquitrán y las materias plásticas, el enlace entre las partículas es relativamente débil. Por eso, toda la aportación de calor no sólo favorece el trabajo de la liberación, sino que también sirve para provocar una elevación de la temperatura durante la fusión.

Por eso, para estos cuerpos amorfos, se habla generalmente de punto de fusiónpastosa”, que es, de hecho, el punto más bajo en el cual estos cuerpos pasan por un estado parecido al estado propiamente líquido.

Además, se pueden indicar dos temperaturas entre las cuales se produce la fusión en condiciones normales, es lo que se llama intervalo de fusión.

Análogamente, si se hace descender la temperatura de un líquido, se obtiene su cristalización, se dice entonces que el líquido se solidifica.

A continuación te mostramos un experimentos con el que puedes ver cómo se produce el punto de fusión o el punto de ebullición.

Experimentos para comprobar el punto de fusión y el punto de ebullición

Hay formas y experimentos muy sencillos que nos pueden ayudar a ver mucho mejor el punto de fusión y tambíen el punto de ebullición. Nosotros os mostramos ahora una forma muy fácil con la que puedes anotar las temperaturas en las que el agua pasa de un estado a otro y el tiempo que tarda en hacerlo.

Para hacer el experimento que te mostramos a continuación solo vasa a necesitar:

  • Un vaso con hielo
  • Un calentador lo suficientemente potente como para hacer que el agua hierva en un recipiente
  • Un termómetro
  • Un soporte vertical

Lo primero que tenemos que hacer es colocar el vaso con hielo en el soporte vertical, de tal manera que quede espacio entre la parte inferior del vaso y la mesa, ya que ahí es donde vamos a colocar un encendedor (un objeto que proporcione llama, vale cualquiera).

Tomamos la temperatura a la cual se encuentra el hielo y entonces prendemos el encendedor. Como puede comprobar, al comenzar a aplicarle el calor al hielo éste se comienza a derretir, con lo cual se podría decir que el hielo alcanza el punto de fusión antes de que se comienza a aplicar un calor por encima de 0 grados en él.

Ahora lo que podemos seguir haciendo es seguir calentando el hielo hasta que se convierta en agua e ir tomando poco a poco la temperatura. Llegará un momento en que el hielo ya esté totalmente derretido, y más adelante, si seguimos dándole el suficiente calor, también entrará en ebullición.

Este experimento es interesante porque nos permite ver que el punto de fusión y de ebullición del agua puede variar según la altura a la que nos encontramos, y también nos permite ver el tiempo que tarda el agua en pasar de un estado a otro dependiendo del calor que se le aplique.

Punto de fusión del hierro

El punto de fusión del hierro, aunque suene a tópico, dependerá de la pieza que vayamos a fundir. No es lo mismo llevar a su punto de fusión una pieza de hierro fundido, que hacerlo con una de hierro forjado. Por tal motivo, antes de llegar al punto de fusión del hierro, vamos a conocer algo más de este metal.

Para empezar, que es uno de los metales más abundantes en La Tierra, pues su cantidad supone el 5% del total de metales en La Tierra. Una barbaridad, tan sólo superada por el aluminio. El motivo de que haya tanto hierro, se explica en que el núcleo del planeta cuenta con una cantidad absurda de hierro nativo, que acaba por salir a la superficie.

La relevancia del hierro, cuyo número atómico es el 26, se puede apreciar en la propia prehistoria y el hecho de que a uno de sus periodos se le denomine la Edad de Hierro. Desde entonces, el ser humano ha sido capaz de malear con facilidad este metal para usarlo en su beneficio. Ahora, lo que más llama la atención es cómo ha sabido aprovechar sus propiedades magnéticas.

Así las cosas, y volviendo al punto de fusión del hierro, cuando hablamos de hierro fundido, éste se funde a 1220 grados centígrados. Mientras, si el hierro está forjado, la temperatura de fusión se da a los 1535º.

Punto de fusión del oro

El punto de fusión del oro, al igual que pasa con el hierro, varía con la calidad del mismo. No sólo hay que contar con los quilates de este metal precioso, sino también con sus colores. Y es que no es lo mismo fundir una pieza de oro blanco de 18 quilates, que una de oro amarillo de 24 quilates. De hecho, el oro amarillo de 24 quilates es el más puro que hay. El resto siempre estará combinado con plata o cobre en diversa proporción.

Así, este oro puro, cuyo peso atómico es 79, requerirá llevarlo a 1064 grados centígrados para alcanzar su punto de fusión. Por el contrario, si cogemos una pieza de oro amarillo de 18 quilates, bastaría con llegar a 927º para fundirlo. Curiosamente, cuando la pieza es de oro blanco de 10 quilates, la temperatura a aplicar será mayor para llegar al punto de fusión. En concreto, a 1079 grados centígrados.

Es decir, cuanto más puro es el oro, menos temperatura hace falta para llevarlo a su punto de fusión. Las combinaciones de metales hacen que el proceso de fusión sea más complicado y costoso.

Lo que no todo el mundo sabe, es que este metal precioso es corrosivo con una gran cantidad de productos químicos. Desde la lejía al cloro, pasando por el mercurio y el cianuro. No obstante, no es por este motivo por el que el oro es tan valioso. Su escasez y elevado precio tiene un motivo claro: lo extraordinario de su creación.

Para que surja el oro, deben colisionar varias estrellas de neutrones. Una condición realmente extraordinaria que, cosas de la vida, no todo el mundo sostiene. Y es que otras teorías mantienen que el oro es una combinación de gases y líquidos que emergen, directamente, del núcleo de La Tierra, y por eso aparecen esparcidos por la corteza terrestre de todo el planeta.

La realidad dictamina que esta segunda teoría es imposible, pues el núcleo de La Tierra no alcanza las temperaturas y presiones necesarias para dar lugar a la fusión nuclear que acabe en la formación de oro. Por cierto, que cuando hablamos de oro, todo el mundo piensa en joyas pero, desde hace unos años, es la industria electrónica la que dispone de gran cantidad de este metal precioso para las soldaduras anticorrosivas de muchos de sus gadgets.

Punto de fusión del agua

El punto de fusión del agua, aunque parezca extraño, no depende de varios elementos y es de los más estables. De hecho, a una presión de 1 atm, el punto de fusión del agua se da a 0º. Independientemente de que la presión aumento o disminuya, la temperatura del punto de fusión del agua variaría mínimamente.

Y es que el agua como elemento es completamente diferente a otros elementos. Sin ir más lejos, encontramos el ejemplo en las pistas de hielo para patinar. El hielo, a priori, ni resbala, por lo que no permitiría patinaje sobre una capa compacta congelada. La cosa es que al ejercer la presión de los patines y el peso de los patinadores, el hielo se mantiene, pero desprende una casi imperceptible capa de agua que es la que da lugar al deslizamiento.

Por otro lado, si combinamos agua y hielo a 0º, es decir, a la temperatura de fusión, alcanzaremos el equilibrio térmico. Es decir, ni el hielo se derretiría, ni el agua llegaría a congelarse.

Por último, señalar y mencionar el punto triple del agua. Es un punto de presión muy concreto, en el que fusión y ebullición se igualan. La presión serían 6 atm y la temperatura sería a 0,01º. Ya dijimos antes que las variaciones son mínimas, incluso en este tipo de descubrimientos.

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