गलनांक: Difference between revisions

[[File:Melting ice thermometer.jpg|thumb|पानी में डाले गए बर्फ के टुकड़े 0 डिग्री सेल्सियस के अपने गलनांक तक पहुंचने पर पिघलने लगेंगे]]किसी पदार्थ का गलनांक (द्रवीकरण बिंदु) वह [[तापमान]] होता है जिस पर वह पदार्थ की अवस्था को [[ठोस]] से [[तरल]] में बदलता है। गलनांक पर ठोस और तरल चरण (पदार्थ) [[थर्मोडायनामिक संतुलन]] में विद्यमान होते हैं। किसी पदार्थ का गलनांक [[दबाव]] पर निर्भर करता है और आमतौर पर तापमान और दबाव जैसे 1 वायुमंडल (इकाई) या 100 पास्कल (इकाई) के लिए मानक दबाव में निर्दिष्ट होता है।

जब तापमान को तरल से ठोस में परिवर्तित किया जाता है, तो इसे हिमांक या क्रिस्टलीकरण बिंदु कहा जाता है। पदार्थों के [[सुपरकूलिंग]] क्षमता के कारण हिमांक आसानी से अपने वास्तविक मान से नीचे दिखाई दे सकता है। जब किसी पदार्थ की विशेषता हिमांक बिंदु निर्धारित किया जाता है, वास्तव में, वास्तविक कार्यप्रणाली लगभग हमेशा बर्फ के गठन के बजाय गायब होने का निरीक्षण करने का सिद्धांत है, जो कि गलनांक हैं।<ref>{{cite journal |last1=Ramsay |first1=J. A. |title=A New Method of Freezing-Point Determination for Small Quantities |journal=Journal of Experimental Biology |date=1 May 1949 |volume=26 |issue=1 |pages=57–64 |doi=10.1242/jeb.26.1.57 |pmid=15406812 |url=http://jeb.biologists.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=15406812 }}</ref>

{{further|List of elements by melting point}}

[[File:Carboxylic.Acids.Melting.&.Boiling.Points.jpg|thumb|upright=1.3|पहले आठ [[कार्बोक्जिलिक एसिड]] (डिग्री सेल्सियस) के गलनांक (नीले रंग में) और क्वथनांक (गुलाबी रंग में)]]अधिकांश पदार्थों के  गलनांक और हिमांक लगभग बराबर होते हैं। उदाहरण के लिए, [[पारा (तत्व)]] का गलनांक औरहिमांक{{Convert|234.32|K|C F|lk=on|abbr=out}}<ref>[[#Haynes|Haynes]], p. 4.122.</ref> है। जबकि कुछ पदार्थों में अलग-अलग ठोस-तरल संक्रमण तापमान होते हैं। उदाहरण के लिए, [[अगर]] {{Convert|85|C|F K}} पिघलता है {{Convert|31|C|F K}}से जमता तो ऐसी दिशा निर्भरता को [[हिस्टैरिसीस]] के रूप में जाना जाता है। दबाव के एक वातावरण में बर्फ का गलनांक {{Convert|0|C|F K}}बहुत करीब होता है।इसे आइस पॉइंट के नाम से भी जाना जाता है। [[केंद्रक]] की उपस्थिति में, पानी का हिमांक हमेशा गलनांक के समान नहीं होता है। न्यूक्लियर की अनुपस्थिति में पानी जमने से पहले {{Convert|-48.3|C|F K}} तक सुपरकूल तरल के रूप में इकट्ठा हो सकता है।{{cn|date=August 2022}}

उच्चतम गलनांक वाली धातु [[टंगस्टन]] है {{Convert|3414|C|F K}};<ref>[[#Haynes|Haynes]], p. 4.123.</ref> यह संपत्ति गरमागरम लैंपों से विद्युत तंतु के रूप में उपयोग के लिए टंगस्टन को उत्कृष्ट बनाती है। प्रायः उद्धृत [[कार्बन]] परिवेश के दबाव पर नहीं पिघलता है, लेकिन [[उच्च बनाने की क्रिया (भौतिकी)]] के बारे में {{Convert|3700|C|F K|sigfig=2}} एक तरल के ऊपर इकट्ठा होता है। {{Convert|10|MPa|atm|abbr=on}} और अनुमानित {{Convert|4,030-4,430|C|F K}} (see [[:File:Carbon basic phase diagram.png|कार्बन चरण आरेख)। [[हेफ़नियम कार्बोनाइट्राइड]] (HfCN) किसी भी पदार्थ के उच्चतम ज्ञात गलनांक के साथ एक दुर्दम्य यौगिक है और केवल एक ही ऊपर गलनांक होने की पुष्टि करता है {{Convert|4273|K|C F}} परिवेश के दबाव में। क्वांटम मैकेनिकल कंप्यूटर सिमुलेशन ने भविष्यवाणी की कि यह मिश्र धातु (HfN_0.38C_0.51) का गलनांक लगभग 4,400 K होगा।<ref>{{cite journal|author1= Hong, Q.-J. |author2=van de Walle, A. |year = 2015 | title = Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations | journal = Phys. Rev. B | volume = 92 |issue = 2 | pages = 020104(R) | doi = 10.1103/PhysRevB.92.020104 |bibcode=2015PhRvB..92b0104H |doi-access = free }}</ref> बाद में प्रयोग द्वारा इस भविष्यवाणी की पुष्टि की गई, जबकि इसके  गलनांक की  माप की पुष्टि होना अभी बाकी है।<ref>{{cite journal |last1=Buinevich |first1=V.S. |last2=Nepapushev |first2=A.A. |last3=Moskovskikh |first3=D.O. |last4=Trusov |first4=G.V. |last5=Kuskov |first5=K.V. |last6=Vadchenko |first6=S.G. |last7=Rogachev |first7=A.S. |last8=Mukasyan |first8=A.S. |title=Fabrication of ultra-high-temperature nonstoichiometric hafnium carbonitride via combustion synthesis and spark plasma sintering |journal=Ceramics International |date=March 2020 |volume=46 |issue=10 |pages=16068–16073 |doi=10.1016/j.ceramint.2020.03.158 |s2cid=216437833 }}</ref> पैमाने के दूसरे ओर [[हीलियम]] सामान्य दबाव में बिल्कुल भी नहीं जमता है, यहां तक ​​​​कि  शून्य के करीब तापमान पर सामान्य वायुमंडलीय दबाव से बीस गुना अधिक दबाव आवश्यक है।

! colspan=4 |List of common chemicals

!Chemical{{efn-ur|name=fn10}}

! data-sort-type="number" | [[Density]] {{nowrap|1=({{nobold|1={{sfrac|[[Gram|g]]|[[Cubic centimetre|cm³]]}}}})}}

! data-sort-type="number" | Melt {{nowrap|1=({{nobold|[[Kelvin|K]]}})}}<ref>{{cite journal|last1=Holman|first1=S. W.|last2=Lawrence|first2=R. R.|last3=Barr|first3=L.|title=Melting Points of Aluminum, Silver, Gold, Copper, and Platinum|journal=Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences|date=1 January 1895|volume=31|pages=218–233|doi=10.2307/20020628|jstor=20020628}}</ref>  

! data-sort-type="number" | [[Boiling point|Boil]] {{nowrap|1=({{nobold|K}})}}

| Water @STP || 1 || {{convert|0|C|K|disp=number}} || {{convert|100|C|K|disp=number}}

| [[Solder]] (Pb60Sn40) ||   || {{convert|183|C|K|disp=number}} ||  

| [[Cocoa butter]] || || {{convert|34.1|C|K|disp=number}} || -

| [[Paraffin wax]] || 0.9 || {{convert|37|C|K|disp=number}} || {{convert|370|C|K|disp=number}}

| [[Hydrogen]] || 0.00008988 || {{sort|0014|14.01}} || 20.28

| [[Helium]] || 0.0001785 || {{sort|0.1|—}}{{efn-ur|name=fn6}} || 4.22

| [[Beryllium]] || 1.85 || {{sort|1560|1,560}} || 2,742

| [[Carbon]] || 2.267 || {{sort|0.1|—}}{{efn-ur|name=fn11}}<ref name=rsc/> || 4,000{{efn-ur|name=fn11}}<ref name=rsc>{{cite web|url=https://www.rsc.org/periodic-table/element/6/carbon|title=Carbon|website=rsc.org}}</ref>

| [[Nitrogen]] || 0.0012506 || {{sort|0063|63.15}} || 77.36

| [[Oxygen]] || 0.001429 || {{sort|0054|54.36}} || 90.20

| [[Sodium]] || 0.971 || {{sort|0371|370.87}} || 1,156

| [[Magnesium]] || 1.738 || {{sort|0923|923}} || 1,363

| [[Aluminium]] || 2.698 || {{sort|0933.5|933.47}} || 2,792

| [[Sulfur]] || 2.067 || {{sort|0388.4|388.36}} || 717.87

| [[Chlorine]] || 0.003214 || {{sort|0171.6|171.6}} || 239.11

| [[Potassium]] || 0.862 || {{sort|0336.5|336.53}} || 1,032

| [[Titanium]] || 4.54 || {{sort|1941|1,941}} || 3,560

| [[Iron]] || 7.874 || {{sort|1811|1,811}} || 3,134

| [[Nickel]] || 8.912 || {{sort|1728|1,728}} || 3,186

| [[Copper]] || 8.96 || 1,357.77 || 2,835

| [[Zinc]] || 7.134 || {{sort|0693|692.88}} || 1,180

| [[Gallium]] || 5.907 || {{sort|0302.9|302.9146}} || 2,673

| [[Silver]] || 10.501 || 1,234.93 || 2,435

| [[Cadmium]] || 8.69 || {{sort|0594.22|594.22}} || 1,040

| [[Indium]] || 7.31 || {{sort|0429.75|429.75}} || 2,345

| [[Iodine]] || 4.93 || {{sort|0386.85|386.85}} || 457.4

| [[Tantalum]] || 16.654 || 3,290 || 5,731

| [[Tungsten]] || 19.25 || 3,695 || 5,828

| [[Platinum]] || 21.46 || 2,041.4 || 4,098

| [[Gold]] || 19.282 || 1,337.33 || 3,129

| [[Mercury (element)|Mercury]] || 13.5336 || {{sort|0234.43|234.43}} || 629.88

| [[Lead]] ||  11.342 || {{sort|0600.61|600.61}} || 2,022

| [[बिस्मिथ|Bismuth]]|| 9.807 || {{sort|0544.7|544.7}} || 1,837

{{main|Melting-point apparatus}}

एक [[कोफ्लर|कोफ्लर बेंच]] एक धातु की पट्टी है जिसमें तापमान प्रवणता (कमरे के तापमान से 300 डिग्री सेल्सियस तक) होती है। किसी भी पदार्थ को पट्टी के एक हिस्से पर रखा जा सकता है, जिससे उस बिंदु के तापमान पर उसके तापीय व्यवहार का पता चलता है। [[खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति]] अपने फ्यूजन की एन्थैल्पी के साथ गलनांक के बारे में जानकारी देती है।

[[File:Krüss M5000.jpg|thumb|upright|स्वचालित डिजिटल पिघलने बिंदु मीटर]]क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों के विश्लेषण के लिए एक बुनियादी गलनांक उपकरण में एक पारदर्शी खिड़की (सबसे बुनियादी डिजाइन: एक [[थिएल ट्यूब]]) और एक साधारण आवर्धक के साथ एक [[तेल स्नान]] होता है। एक ठोस के कई दानों को एक पतली कांच की नली में रखा जाता है और आंशिक रूप से तेल में डुबोया जाता है। तेल को गर्म किया जाता है (और हिलाया और आवर्धक (और बाहरी प्रकाश स्रोत) की सहायता से एक निश्चित तापमान पर अलग-अलग क्रिस्टल को पिघलते हुए देखा जा सकता है। ऑयल बाथ की जगह मेटल ब्लॉक का प्रयोग किया जा सकता है। कुछ आधुनिक उपकरणों में स्वचालित दृष्टि विषयक की पहचान होती है।

माप भी एक ऑपरेटिंग प्रक्रिया के साथ लगातार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, तेल रिफाइनरियां ,ऑनलाइन डीजल ईंधन के हिमांक बिंदु को मापती हैं, जिसका अर्थ है कि नमूना प्रक्रिया से लिया जाता है और स्वचालित रूप से मापा जाता है। यह अधिक लगातार माप की अनुमति देता है क्योंकि नमूना को नियम पुस्तिका रूप से एकत्र करने और दूरस्थ प्रयोगशाला में ले जाने की आवश्यकता नहीं होती है।

दुर्दम्य सामग्री (जैसे प्लेटिनम, टंगस्टन, टैंटलम, कुछ कार्बाइड और नाइट्राइड, आदि) के लिए अत्यधिक उच्च गलनांक (आमतौर पर ऊपर माना जाता है, 1,800 °C) को ब्लैक बॉडी भट्टी में सामग्री को गर्म करके निर्धारित किया जा सकता है। एक ऑप्टिकल पाइरोमीटर के साथ ब्लैक-बॉडी तापमान को मापना। उच्चतम पिघलने वाली सामग्री के लिए, इसके लिए कई सौ डिग्री के एक्सट्रपलेशन की आवश्यकता हो सकती है। गरमागरम शरीर से वर्णक्रमीय चमक को इसके तापमान का एक कार्य माना जाता है। एक ऑप्टिकल पाइरोमीटर एक स्रोत की चमक के अध्ययन के तहत एक शरीर की चमक से मेल खाता है जिसे पहले तापमान के कार्य के रूप में कैलिब्रेट किया गया है। इस प्रकार, विकिरण की तीव्रता के निरपेक्ष परिमाण का मापन अनावश्यक है। हालांकि, पाइरोमीटर के अंशांकन को निर्धारित करने के लिए ज्ञात तापमान का उपयोग किया जाना चाहिए। स्रोत की अंशांकन सीमा से ऊपर के तापमान के लिए, एक एक्सट्रपलेशन तकनीक को नियोजित किया जाना चाहिए। यह एक्सट्रपलेशन प्लैंक के विकिरण के नियम का उपयोग करके पूरा किया जाता है। इस समीकरण में स्थिरांक पर्याप्त सटीकता के साथ ज्ञात नहीं हैं, जिससे एक्सट्रपलेशन में त्रुटियां उच्च तापमान पर बड़ी हो जाती हैं। हालाँकि, इस एक्सट्रपलेशन को करने के लिए मानक तकनीकों का विकास किया गया है।

स्रोत के रूप में सोने का उपयोग करने के मामले पर विचार करें (mp = 1,063 डिग्री सेल्सियस)। इस तकनीक में, पाइरोमीटर के फिलामेंट के माध्यम से करंट को तब तक समायोजित किया जाता है जब तक कि फिलामेंट की प्रकाश तीव्रता सोने के पिघलने बिंदु पर ब्लैक-बॉडी से मेल नहीं खाती। यह प्राथमिक अंशांकन तापमान स्थापित करता है और पाइरोमीटर लैंप के माध्यम से करंट के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है। समान वर्तमान सेटिंग के साथ, पाइरोमीटर को उच्च तापमान पर एक अन्य कृष्णिका पर देखा जाता है। पाइरोमीटर और इस ब्लैक-बॉडी के बीच ज्ञात संचरण का एक अवशोषक माध्यम डाला जाता है। ब्लैक-बॉडी का तापमान तब तक समायोजित किया जाता है जब तक कि इसकी तीव्रता और पाइरोमीटर फिलामेंट के बीच एक मैच मौजूद न हो। ब्लैक-बॉडी का सही उच्च तापमान तब प्लैंक के नियम से निर्धारित होता है। अवशोषित माध्यम को तब हटा दिया जाता है और फिलामेंट के माध्यम से करंट को ब्लैक-बॉडी के फिलामेंट की तीव्रता से मेल खाने के लिए समायोजित किया जाता है। यह पाइरोमीटर के लिए दूसरा अंशांकन बिंदु स्थापित करता है। अंशांकन को उच्च तापमान तक ले जाने के लिए यह चरण दोहराया जाता है। अब, तापमान और उनके संबंधित पाइरोमीटर फिलामेंट धाराएं ज्ञात हैं और तापमान बनाम धारा का वक्र खींचा जा सकता है। इस वक्र को तब बहुत उच्च तापमान पर एक्सट्रपलेशन किया जा सकता है।

इस विधि द्वारा एक दुर्दम्य पदार्थ के गलनांक का निर्धारण करने के लिए, या तो कृष्णिका की स्थिति या मापी जा रही सामग्री की [[उत्सर्जन]]ता को जानना आवश्यक है। तरल अवस्था में उच्च पिघलने वाली सामग्री की रोकथाम प्रायोगिक कठिनाइयों का परिचय दे सकती है। कुछ अपवर्तक धातुओं के पिघलने के तापमान को ठोस धातु के नमूनों में एक काले शरीर के गुहा से विकिरण को देखकर मापा गया है जो कि वे व्यापक थे। ऐसी गुहा बनाने के लिए, सामग्री की एक छड़ के केंद्र में लंबी धुरी के लंबवत एक छेद ड्रिल किया जाता है। इन छड़ों को तब उनके माध्यम से एक बहुत बड़ी धारा प्रवाहित करके गर्म किया जाता है, और छेद से निकलने वाले विकिरण को एक ऑप्टिकल पाइरोमीटर से देखा जाता है। पिघलने के बिंदु को छेद के काले होने से इंगित किया जाता है जब तरल चरण प्रकट होता है, काले शरीर की स्थिति को नष्ट कर देता है। आज, तेजी से पाइरोमीटर और स्पेक्ट्रो-[[उष्णता के कारण वस्तुओं का प्रसार नापने का यंत्र]] के साथ संयुक्त कंटेनरलेस लेजर हीटिंग तकनीक, उस समय के सटीक नियंत्रण की अनुमति देने के लिए नियोजित की जाती है जिसके लिए नमूना अत्यधिक तापमान पर रखा जाता है। उप-दूसरी अवधि के इस तरह के प्रयोग बहुत अधिक तापमान पर किए गए अधिक पारंपरिक गलनांक माप से जुड़ी कई चुनौतियों का समाधान करते हैं, जैसे नमूना वाष्पीकरण और कंटेनर के साथ प्रतिक्रिया।

[[File:Melting curve of water.svg|thumb|upright=1.45|पानी के गलनांक की दबाव निर्भरता।]]किसी ठोस को पिघलाने के लिए, उसके तापमान को गलनांक तक बढ़ाने के लिए ऊष्मा की आवश्यकता होती है। हालांकि, पिघलने के लिए और अधिक [[गर्मी]] की आपूर्ति की जानी चाहिए: इसे संलयन की गर्मी कहा जाता है, और गुप्त गर्मी का एक उदाहरण है।

[[गलनांक]] का उपयोग अक्सर कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों को चिह्नित करने और उनकी विक्षनरी: शुद्धता का पता लगाने के लिए किया जाता है। एक शुद्ध पदार्थ का गलनांक हमेशा अधिक होता है और एक अशुद्ध पदार्थ के गलनांक या अधिक सामान्यतः मिश्रण के गलनांक की तुलना में एक छोटी सी सीमा होती है। अन्य घटकों की मात्रा जितनी अधिक होगी, गलनांक उतना ही कम होगा और गलनांक सीमा व्यापक होगी, जिसे अक्सर पेस्टी रेंज कहा जाता है। जिस तापमान पर मिश्रण के लिए पिघलना शुरू होता है उसे सॉलिडस_(रसायन विज्ञान) के रूप में जाना जाता है जबकि जिस तापमान पर पिघलना पूरा हो जाता है उसे लिक्विडस कहा जाता है। यूटेक्टिक्स विशेष प्रकार के मिश्रण हैं जो एकल चरणों की तरह व्यवहार करते हैं। वे समान तापमान पर तेजी से पिघलकर समान संघटन का द्रव बनाते हैं। वैकल्पिक रूप से, यूटेक्टिक संरचना के साथ एक [[तरल]] को ठंडा करने पर समान संरचना के साथ समान रूप से फैले हुए, छोटे (सुक्ष्म-दानेदार) मिश्रित क्रिस्टल के रूप में जम जाएगा।

{{main|Freezing-point depression|Supercooling}}

कार्बनिक रसायन शास्त्र में, [[थॉमस कार्नेली]] द्वारा 1882 में स्थापित बार्नेली के नियम में कहा गया है कि "उच्च [[आणविक समरूपता]] उच्च गलनांक से जुड़ी है"।<ref>{{cite journal |title= Melting Point and Molecular Symmetry |journal= [[Journal of Chemical Education]] |page= 724 |volume= 77 |issue= 6 |year= 2000 |doi= 10.1021/ed077p724 |author1=Brown, R. J. C.  |author2=R. F. C. |name-list-style=amp |bibcode = 2000JChEd..77..724B }}</ref> कार्नेली ने अपना नियम 15,000 रासायन