Fusión (química): qué es, definición, ejemplos
¿Qué es la fusión en química?
La fusión es un cambio de fase en el que una sustancia en estado sólido pasa al estado líquido. En otras palabras, fusión es el nombre técnico con el que se conoce al proceso que ocurre cuando un sólido se derrite.
El proceso de fusión es un tipo particular de cambio físico, ya que cuando una sustancia sólida se funde, sigue siendo la misma sustancia química, solo que en un nuevo estado o en una fase distinta a la anterior.
Por ejemplo, el hielo es una sustancia sólida formada por moléculas de agua (H₂O). Si derretimos el hielo, obtenemos agua líquida, la cual está formada por las mismas moléculas de agua. Es decir, no ocurre ningún cambio químico en la sustancia, solo un cambio físico.
El proceso de fusión se puede representar de manera similar a una reacción química, por medio de una ecuación como la siguiente:
Donde A representa la fórmula molecular o empírica de la sustancia, (s) indica el estado sólido y (l) el estado líquido. Las dos flechas indican que la fusión es reversible. Esto quiere decir que se puede dar el proceso contrario (el paso de líquido a sólido), al cual se denomina solidificación.
El punto de fusión
La fusión ocurre cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo hasta cierto valor. Esto sucede porque la temperatura hace que las moléculas se agiten cada vez con más fuerza, hasta que logran romper las fuerzas que las mantienen unidas en el sólido.
La temperatura a la que se funde una sustancia se denomina punto de fusión o temperatura de fusión (Tfus). Esta temperatura varía ligeramente con la presión atmosférica. Cuando se mide el punto de fusión a una presión de 1 atm, se le denomina punto de fusión normal.
La temperatura a la que un sólido se funde también depende de su composición, ya que cada sustancia tiene un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión normal del hielo es de 0 °C, mientras que el hierro funde a 1.538 °C.
Ejemplos de fusión
Fusión del hielo
El hielo no es más que agua en estado sólido. A una presión de 1 atm, el hielo se funde a 0 °C convirtiéndose así en agua líquida.
Fusión de soldaduras
Al mezclarse en proporciones muy específicas, algunos metales forman mezclas denominadas materiales eutécticos, que funden a baja temperatura haciéndolas útiles para su uso como soldadura de baja temperatura.
Fusión de plomo
A diferencia de metales como el hierro, que funden a más de 1.500 °C, la fusión del plomo ocurre a tan solo 327,5 °C.
Fusión de azúcar
Muchos hemos visto cómo se prepara caramelo derritiendo azúcar. Esta funde alrededor de 186 °C. Sin embargo, también se descompone a esta temperatura, transformándose en distintas sustancias de color oscuro y de un olor característico a caramelo.
Fusión de galinstano
El galinstano es un eutéctico formado por galio, indio y estaño que funde a – 19°C, por lo que es un líquido a temperatura ambiente. Es menos tóxico que el mercurio, por lo que se utiliza como sustituto en la fabricación de termómetros.
Fusión de arena
La arena está formada principalmente por minerales como el cuarzo (sílice) y alúmina. La arena se funde y luego solidifica para fabricar vidrio. La arena se funde a aproximadamente 1.700 °C.
Fusión de rocas
Las rocas se funden en el centro de la tierra debido a las altas temperaturas y presiones que allí se encuentran, convirtiéndose en el magma color naranja brillante que vemos en las erupciones volcánicas.
Fusión de parafina
La fusión de la parafina con la que se fabrican las velas es otro ejemplo de un proceso de fusión que podemos ver fácilmente en nuestro hogar. La mayoría de las velas se derriten entre 46 y 68 °C.
Fusión del cobre puro
El cobre es otro ejemplo de un metal que se funde a una temperatura alta, específicamente a 1.085 °C.
Fusión de aleaciones de cobre
La mezcla del cobre con otros metales para producir aleaciones como el bronce y el latón, hace que su temperatura de fusión disminuya a aproximadamente 900 °C.
Helado
El helado se funde o derrite debido a que el hielo sobrepasa su punto de fusión, el aire comienza a escaparse, y el líquido termina arrastrando al resto de sus componentes.
En la cocina
Las mantequillas, los chocolates, los chicles y otros dulces, se funden si reciben el calor del sol directamente, o si están encerrados en espacios calurosos.
Icebergs
Los icebergs son masas de hielo que se desprenden de glaciares y que cuyo hielo se funde.
Puntos de fusión de sustancias comunes
A continuación se enlistan una serie de sustancias comunes con sus respectivos puntos de fusión:
-Hielo, 0ºC
-Parafina, 65,6ºC
-Chocolates, 15.6-36.1ºC (nótese que es un margen de temperaturas, porque hay chocolates que se derriten a menores o mayores temperaturas)
-Ácido palmítico, 63ºC
-Agar, 85ºC
-Fósforo, 44ºC
-Aluminio, 658ºC
-Calcio, 851ºC
-Oro, 1083ºC
-Cobre, 1083ºC
-Hierro, 1530ºC
–Mercurio, -39ºC (es líquido a temperatura ambiente)
-Gas metano, -182ºC
-Etanol, -117ºC
-Carbón grafito, 4073ºC
-Carbón diamante, 4096ºC
Referencias
- Connor, N. Galistan | Density, Melting Point, Thermal Conductivity. Tomado de material-properties.org
- RotoMetals. (s. f.). Low Melt/Fusible Alloys. Tomado de rotometals.com