Temperatura topnienia

W kryształach soli występują silne oddziaływania pomiędzy jonami, dlatego związki w których występują wiązania jonowe charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia. W kryształach związków organicznych każda cząsteczka zachowuje swoją odrębność, a oddziaływania międzycząsteczkowe ze względu na duże odległości między cząsteczkami związku są słabe. Rozpad struktury krystalicznej zachodzi dość łatwo pod wpływem ruchów termicznych cząsteczek. Dlatego związki organiczne posiadają stosunkowo niskie temperatury topnienia.

Dla temperatury wrzenia znaleźliśmy wiele zależności pomiędzy jej wartością a budową cząsteczki. W przypadku temperatury topnienie istnieje głównie jedna reguła odkryta w 1880 przez Canelley’a. Według tej reguły im większa symetria cząsteczki tym wyższa temperatura topnienia. Porównując temperatury topnienia izomerycznych związków (lub nawet homologów) wystarczy więc policzyć elementy symetrii jakie posiada każdy izomer. Ten, który posiada ich więcej będzie miał wyższą temperaturę topnienia:

Klasycznym przykładem jest benzen i toluen. Benzen oprócz zaznaczonych osi posiada dodatkowo płaszczyzny symetrii oraz środek symetrii.

Izoomery para mają zawsze wyższe temperatury topnienia od izomerów orto i meta:

Temperatura topnienia [^oC]
X

Podobną zależność obserwujemy dla izomerów cis i trans. Izomer trans posiada więcej elementów symetrii, dlatego zawsze ma wyższą temperaturę topnienia. Okazuje się, że nawet gdy podstawniki są różne, to izomer trans również ma wyższą temperaturę topnienia:

Izomer cis posiada płaszczyznę symetrii (płaszczyznę na której leży cząsteczka – płaszczyznę papieru), płaszczyznę zaznaczoną na czerwono, oraz z przecięcia tych płaszczyzn wynika oś dwukrotna (zaznaczona również na czerwono), czyli dwa główne elementy symetrii (trzeci jest generowany przez dwa poprzednie).

Dla izomeru trans możemy odnaleźć płaszczyznę na której leży ta cząsteczka, oś dwukrotna prostopadła do płaszczyzny (zaznaczona na czerwono), oraz środek symetrii (zaznaczony na czerwono). Te trzy elementy symetrii generują jeszcze oś inwersyjną - zaznaczoną na niebiesko (jest to oś złożona z obrotu, a następnie odbicia w płaszczyźnie prostopadłej do osi).

Temperatura topnienia [oC]
1,2-dwuchloroetylen
kwas oleinowy