凝固点は、物質が液体-固体遷移平衡を経験する温度です。物質に関して言えば、化合物、純粋な元素、または混合物の場合があります。理論的には、温度が絶対零度（0K）に低下すると、すべての物質が凍結します。
ただし、液体の凍結を観察するのに極端な温度は必要ありません。氷山は、凍った水域の最も明白な例の1つです。同様に、現象は液体窒素浴を使用して、または単純な冷凍庫を使用してリアルタイムで監視できます。
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凍結と固化の違いは何ですか？最初のプロセスは温度、液体の純度に大きく依存し、熱力学的平衡です。一方、2つ目は、完全に液体（ペースト）でなくても、固化する物質の化学組成の変化に関連しています。
したがって、凍結は凝固です。しかし、その逆は常に正しいとは限りません。さらに、固化という用語を除外するには、同じ物質の固体と平衡状態にある液相が必要です。氷山はこれを行います：彼らは液体の水に浮かんでいます。
したがって、温度の低下の結果として固相が形成されるとき、液体の凍結に直面している。圧力もこの物理的特性に影響しますが、蒸気圧が低い液体ではその影響は少なくなります。
氷点とは何ですか？
温度が下がると、分子の平均運動エネルギーが減少するため、少し遅くなります。液体の中をゆっくり進むと、分子が秩序だった配列を形成するのに十分に相互作用するポイントがあります。これは最初の固体で、そこから大きな結晶が成長します。
この最初の固体が「揺れ」すぎる場合は、その分子が十分に留まるまで温度をさらに下げる必要があります。これが達成される温度は、凝固点に対応します。そこから、液固平衡が確立されます。
前のシナリオは純粋な物質で発生します。しかし、そうでない場合はどうなりますか？
その場合、最初の固体の分子は、外来分子を組み込むために管理する必要があります。その結果、不純な固体（または固溶体）が形成され、その形成には凝固点よりも低い温度が必要です。
次に、氷点の降下について説明します。外来分子、より正確には不純物が多いほど、液体は低温で凍結します。
凍結vs溶解度
2つの化合物AとBの混合物がある場合、温度が下がると、Aは凍結しますが、Bは液体のままです。
シナリオは、今説明したものに似ています。Aの一部はまだ凍結されていないため、Bに溶解します。液体と固体の遷移ではなく、溶解度の平衡について説明しますか？
どちらの説明も有効です。温度が下がると、Aが沈殿または凍結し、Bから分離します。すべてのAは、Bに溶解しなくなったときに沈殿します。これは、Aが完全にフリーズすると言うのと同じです。
ただし、凍結の観点からは、この現象を扱う方が便利です。したがって、Aは凝固点が低いため最初に凍結し、Bはより低い温度が必要になります。
ただし、「Aの氷」は、実際にはBよりもAの組成が豊富な固体で構成されています。Bもいます。これは、A + Bが均一な混合物であるため、その均一性の一部が凍結固体に移されるためです。
計算方法は？
物質の凝固点をどのように予測または計算できますか？他の圧力（1気圧以外の周囲圧力）でこのポイントの概算値を取得できる物理化学計算があります。
しかしながら、これらは核融合のエンタルピー（ΔFus）につながります。なぜなら、融合は凍結とは逆のプロセスです。
さらに、実験的には、物質または混合物の融点を決定する方が、その凝固点よりも簡単です。それらは同じように見えるかもしれませんが、特定の違いを示しています。
前のセクションで述べたように、不純物の濃度が高いほど、凝固点の低下が大きくなります。これは次のように言うこともできます。混合物中の固体のモル分率Xが低いほど、温度は低くなります。
温度低下式
次の方程式は、言われたことをすべて表現し、要約したものです。
LNX = - （Δ Fuを / R）（1 / T - 1 /Tº）（1）
ここで、Rは理想的なガス定数であり、ほとんど普遍的な用途があります。Tºは（常圧での）通常の凝固点であり、Tは固体が固化してモル分率Xになる温度です。
この方程式から、そして一連の単純化の後、よりよく知られている次のものが得られます。
ΔTc= K F m（2）
ここで、mは溶質または不純物のモル濃度、K Fは溶媒または液体成分の極低温定数です。
例
いくつかの物質の凍結について簡単に説明します。
水
水は0℃付近で凍結します。ただし、溶質が溶解している場合、この値は減少する可能性があります。言う、塩か砂糖。
溶解した溶質の量に応じて、異なるモル濃度mがあります。そして、mが増加すると、Xは減少し、その値は式（1）に代入できるため、Tを解くことができます。
たとえば、水を入れたグラスを冷凍庫に入れ、別の水に甘味をつけた水（または水ベースの飲み物）を入れると、最初に水のグラスが凍結します。これは、その結晶がグルコース分子、イオン、または他の種の妨害なしでより速く形成されるためです。
冷凍庫にコップ一杯の海水を入れても同じことが起こります。さて、海水のガラスは、甘くされた水のガラスよりも最初に凍結されてもされなくてもよい。違いは溶質の量に依存し、その化学的性質には依存しません。
このため、Tc（氷点下）の低下は、付随的な特性です。
アルコール
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アルコールは液体の水よりも低温で凍結します。たとえば、エタノールは約-114°Cで凍結します。水や他の成分と混合すると、逆に凝固点が上昇します。
どうして？アルコールと混和する液体物質である水は、はるかに高い温度（0ºC）で凍結するためです。
コップ一杯の水で冷蔵庫に戻って、今回はアルコール飲料を入れたらこれが最後に凍る。エチルグレードが高いほど、飲料を凍結するために冷凍庫でさらに冷却する必要があります。テキーラのような飲み物が凍るのがより難しいのはこのためです。
牛乳
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牛乳は水ベースの物質で、脂肪は他のリポタンパク質に加えて、乳糖やリン酸カルシウムとともに分散されます。
水に溶けやすい成分は、その凝固点が組成によってどの程度異なるかを決定します。
平均して、牛乳は約-0.54ºCの温度で凍結しますが、水の割合に応じて-0.50から-0.56の範囲になります。したがって、牛乳が混ぜ物にされているかどうかを知ることができます。ご覧のように、コップ1杯の牛乳はコップ1杯の水とほぼ同じくらいに凍結します。
すべての牛乳が同じ温度で凍結するわけではありません。その組成は動物の供給源にも依存するためです。
水星
水銀は、室温で液体の状態にある唯一の金属です。凍結するには、温度を-38.83℃に下げる必要があります。そして今度はそれをガラスに注ぎ、それを冷凍庫に入れるという考えは避けられます、それはひどい事故につながる可能性があるからです。
水銀はアルコールより先に凍結することに注意してください。これは、水銀結晶が金属結合で結合された原子で構成されているため、振動が少ないという事実に起因する可能性があります。一方、エタノールでは、それらは比較的軽いCH 3 CH 2 OH 分子であり、ゆっくりと収容する必要があります。
ガソリン
すべての凝固点の例の中で、ガソリンは最も複雑です。牛乳のように、それは混合物です。しかし、そのベースは水ではなく、それぞれ独自の構造的特徴を持つさまざまな炭化水素のグループです。小さな分子と大きな分子があります。
蒸気圧の低い炭化水素が最初に凍結します。一方、ガソリンのガラスが液体窒素に囲まれている場合でも、他は液体状態のままです。「ガソリンの氷」を適切に形成するのではなく、黄緑色の色調のゲルになります。
ガソリンを完全に凍結させるには、温度を-200℃まで下げる必要がある場合があります。この温度では、混合物のすべての成分が凍結するため、ガソリンの氷が形成される可能性があります。つまり、固体と平衡状態にある液相はなくなります。
参考文献
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