نقطه انجماد چیست ؟

در علم شیمی نقطه انجماد (Solidification یا freezing) به دمایی گفته می شود که در آن دما، مایع حالت خود را به جامد تغییر دهد. در بیشتر مواد شیمیایی، نقطه ذوب و نقطه انجماد یکسان می باشد، اما موادی نیز وجود دارند که نقطه ذوب و انجماد آنها یکسان نیست. توجه داشته باشید که این دو نقطه قابل تعویض نمی باشند، بنابراین نمی توان از این دو اصطلاح به جای هم استفاده نمود.

مواد شیمیایی از سه حالت مختلف جامد، مایع و گاز تشکیل شده اند. این سه حالت ماده، تحت شرایط خاصی می توانند به یکدیگر تبدیل شوند. به عنوان مثال آب را در نظر بگیرید. آب در حالت طبیعی به شکل مایع می باشد، در صورت حرارت دادن آن تا دمای بالاتر از نقطه جوش تبخیر می شود و به حالت گاز در می آید.

حال اگر آن را تا دمای زیر صفر درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) سرد نمایید، منجمد می شود و در نهایت یخ تشکیل می دهد. لازم به ذکر است که هر مایعی نقطه انجماد ویژه و مخصوص به خود را دارد، مثلا آب در صفر درجه سانتی گراد شروع به منجد شدن می کند. لازم به ذکر است که تعدادی از مواد شیمیایی در دما های پایینتر از دمای انجماد آب و تعدادی دیگر در دما های بالاتر از آن منجمد می شوند.

خواص حالت مایع در واقع حد وسط میان آرایش منظم مولکول ها در حالت جامد و بی نظمی مولکولی در حالت گاز می باشد. در حقیقت در حالت مایع، مولکول ها آنقدر آهسته جابجا شده و حرکت می کنند که نیرو های جاذبه بین مولکولی بین آنها می توانند مولکول ها را در حجم معین نگه دارند. اما از طرفی هنوز جنبش مولکول ها آنقدر سریع است که نیرو های جاذبه بین مولکولی نتوانند آنها را در موقعیت مشخصی از شبکه بلور ثابت نگه دارند.

نقطه ذوب و نقطه انجماد در حقیقت دو ویژگی فیزیکی مواد می باشند. در واقع تفاوت اصلی میان این دو نقطه، در اینست که در نقطه انجماد، هر مایعی حالت خود را به جامد تغییر می دهد، در حالی که نقطه ذوب دمایی است که در آن دما، جامد به مایع تبدیل می شود. علاوه بر آن، آنتروپی میان دو دمای ذوب و انجماد متفاوت است.

به بیان دیگر، در ضمن فرآیند ذوب، آنتروپی افزایش می یابد، در حالی که در فرآیند منجمد شدن، آنتروپی کاهش پیدا می کند. توجه داشته باشید که هرچند از نظر تئوری، دمای ذوب و دمای انجماد برای مواد معین مشابه می باشند، اما در واقع با یکدیگر کمی متفاوت هستند.