تتنوع درجات انصهار المعادن بشكل كبير بناءً على تركيبها الكيميائي وعوامل أخرى مثل الضغط ووجود عناصر غير معدنية. هذا المقال سيستعرض مفهوم درجة الانصهار وكيف يمكن للعوامل المختلفة التأثير عليها.
درجة الانصهار للمعدن هي درجة الحرارة التي عندها يبدأ المعدن في التحول من الحالة الصلبة إلى السائلة تحت ضغط ثابت عادة ما يكون واحد بار (14.5 psi). هذه الدرجة تعتمد أساساً على البنية البلورية للمعدن وتأثيرات الجزيئات القريبة منه داخل الشبكة المعدنية.
عند النظر إلى جدول الدوري، نلاحظ أن هناك اتجاه عام لارتفاع درجات الانصهار لدى انتقالنا من الأقل كثافة للأعلى وأيضاً نحو اليد اليمنى للجدول. فالألمنيوم مثلاً ذو درجة انصهار أقل بكثير مقارنة بالحديد بسبب بنيته البلورية والعلاقات بين الذرات فيه. وبالتالي، فنسبة الإلكترونات المتاحة للترابط التأملي تلعب دوراً كبيراً في تحديد قوة الروابط بين الذرات وما إذا كانت ستحتاج إلى طاقة أكثر لحرق الطاقة الرابطة اللازمة لتغيير الحالة.
بالإضافة لذلك، فإن إضافة عناصر أخرى إلى معدن قد تغير أيضاً من نقطة انصهاره. بعض الشوائب قد تخفض النقطة بينما البعض الآخر قد يرفعها اعتماداً على خصائص ذلك العنصر وشكل وجوده داخل الشبكة المعدنية. فعلى سبيل المثال، الرصاص عندما يُضاف إلى نحاس خالص سيرفع من درجة انصهاره ولكنه سيخفض بالتالي موصليته الكهربائية والموصلية الحرارية.
في حالة الفلزات الانتقالية تحديدا، ترتبط درجات انصهارها ارتباط وثيق بعدد الدورات d الموجودة فيها والتي تؤثر بدورها على قوتها الرابطة. كلما زاد عدد الدورات، زادت تقارب إلكتروناتها وزاد ثباتها مما يعني ارتفاع درجة انصهارها. لكن يجب التنويه أنه حتى ضمن العناصر ذات نفس العددي المداري 'd' ، يمكن أن تتغير درجات الانصهار بصورة كبيرة نتيجة الاختلافات الأخرى في التركيب والبنية الكريستالية.
وأخيراً وليس آخرا، يلعب البيئة الخارجية دور مهم أيضا، إذ إن زيادة الضغط يؤدي غالباً إلى رفع درجات الانصهار وذلك يعود لنفس سبب الزيادة الظاهرة في شدة الرابطة داخل المواد المكثفة. ومع ذلك، فهذه الظواهر تكون قابلة للاستشعار فقط بمجالات الضغط المرتفعة نسبياً -أي فوق عشرة جيجا باسكال-.
ختامًا، فهم عوامل مختلفة المؤثرة على درجات انصهار المعادن يعد أمر حاسم لفهم سلوكيات هذه المواد خلال العمليات العملية المختلفة ابتداءا من الصهر وانتهاء بتشكيل السبائك المستحبة لتحقيق خواص محددة ومُنتقاة.
