Gefrierpunkt, Temperatur, bei der eine Flüssigkeit bei einem gegebenen Druck in den festen Aggregatzustand übergeht.

Der Gefrierpunkt einer reinen (unvermischten) Flüssigkeit entspricht im Wesentlichen dem Schmelzpunkt der gleichen Substanz, wenn sie in fester Form vorliegt. Er kann als die Temperatur angesehen werden, bei der sich der feste und der flüssige Zustand im Gleichgewicht befinden. Führt man einem Gemisch aus fester und flüssiger Substanz an ihrem Gefrierpunkt Wärme zu, bleibt die Temperatur der Substanz so lange konstant, bis sie vollständig verflüssigt ist. Der Grund dafür ist folgender: Das System nimmt die Wärme zu Beginn nicht zum Erwärmen der Substanz auf. Damit der Schmelzprozess in Gang kommt, benötigt das System einen bestimmten Betrag an Wärme. Diesen Wärmebetrag nennt man latente (verborgene) Schmelzwärme (auch Schmelzenthalpie). Gleichermaßen behält ein Gemisch von flüssiger und fester Substanz an seinem Gefrierpunkt auch beim Abzug von Wärme seine Temperatur bei, bis es vollkommen fest geworden ist: Die Substanz gibt beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand Wärme ab (Erstarrungswärme oder -enthalpie). Daraus folgt, dass der Gefrier- oder Schmelzpunkt einer reinen Substanz auch als die Temperatur definiert werden kann, bei der das Gefrieren oder Schmelzen andauert, wenn es einmal begonnen hat.

Alle Feststoffe schmelzen, sobald man sie bis zu ihrem Schmelzpunkt erhitzt. Die meisten Flüssigkeiten können jedoch weiter flüssig bleiben, wenn man sie unter ihren Erstarrungspunkt abkühlt. Diesen Zustand, der von der Flüssigkeit einige Zeit beibehalten werden kann, nennt man unterkühlt. Zur Erklärung dieses Phänomens muss man sich die Verhältnisse im molekularen Bereich ansehen. Die Moleküle eines Feststoffs sind mehr oder weniger geordnet, die Moleküle einer Flüssigkeit dagegen ungeordnet. Um zu erstarren, muss eine Flüssigkeit erst einen Keim (d. h. einen Punkt molekularer Ordnung) ausbilden, um den sich die ungeordneten Moleküle dann anordnen können. Die Bildung eines Keimes bleibt dabei dem Zufall überlassen. Hat er sich jedoch erst einmal gebildet, so erstarrt die unterkühlte Flüssigkeit mitunter schlagartig. Der Gefrierpunkt einer Lösung liegt niedriger als der Gefrierpunkt des reinen Lösungsmittels vor Zugabe des zu lösenden Stoffes.

Der Betrag, um den der Gefrierpunkt erniedrigt wird, hängt von der Konzentration des gelösten Stoffes und auch davon ab, ob die Lösung ein Elektrolyt ist. Der Gefrierpunkt nichtelektrolytischer Lösungen liegt bei gegebener Konzentration des gelösten Stoffes höher als der von Elektrolyten. Die relative Molekülmasse einer unbekannten oder nachzuweisenden Substanz kann mit folgender, kurz beschriebener Methode bestimmt werden: Man ermittelt den Betrag, um den der Gefrierpunkt eines Lösungsmittels erniedrigt wird, wenn man eine bekannte Menge der nachzuweisenden Substanz darin auflöst. Man nennt dieses Verfahren zur Bestimmung relativer Molekülmassen Kryoskopie.

Bei Substanzgemischen und Legierungen kann der Gefrierpunkt des Gemischs viel tiefer liegen als der Gefrierpunkt der einzelnen Komponenten.

Der Gefrierpunkt der meisten Substanzen steigt bei Druckerhöhung an. Dagegen beobachtet man bei Stoffen, die sich beim Gefrieren ausdehnen (z. B. bei Wasser), dass mit steigendem Druck der Gefrierpunkt sinkt. Man kann sich dieses Phänomen vor Augen führen, indem man einen schweren Gegenstand auf einen Eisblock stellt. Das Eis beginnt an der Fläche unmittelbar unter dem Gegenstand zu schmelzen und erstarrt wieder, ohne irgendeine Temperaturänderung, wenn man den Gegenstand entfernt.

Siehe auch Kältetechnik; Kristall.