Schmelzenthalpie / Schmelzen
Auch: Schmelzwärme, Fusionsenthalpie, latente Schmelzwärme
Die Schmelzenthalpie ist die Energiemenge, die ein Stoff aufnehmen muss, um beim Schmelzpunkt vom festen in den flüssigen Aggregatzustand überzugehen, ohne seine Temperatur zu ändern.
Die Schmelzenthalpie (auch Schmelzwärme oder latente Schmelzwärme genannt) beschreibt die Energie, die einem Stoff zugeführt werden muss, um ihn bei konstantem Druck und konstanter Temperatur — nämlich am Schmelzpunkt — vollständig vom festen in den flüssigen Zustand zu überführen. Diese Energie verändert nicht die Temperatur, sondern bricht die Kristallgitterbindungen im Festkörper auf. Der Vorgang ist endotherm; beim Erstarren wird dieselbe Energie als Kristallisationsenthalpie wieder freigesetzt.
Physikalische Grundlage
Beim Erhitzen eines Metalls steigt die Temperatur zunächst linear. Am Schmelzpunkt bleibt sie trotz weiterer Wärmezufuhr konstant, bis der gesamte Stoff aufgeschmolzen ist — erst dann steigt die Temperatur der Schmelze weiter. Die zugeführte Energie steckt in der Überwindung der intermolekularen Bindungskräfte.
Die spezifische Schmelzenthalpie $\Delta H_\text{fus}$ ergibt sich aus:
Q = m · ΔH_fus
wobei Q die benötigte Wärmemenge (in J), m die Masse (in kg) und ΔH_fus die spezifische Schmelzenthalpie (in kJ/kg) des jeweiligen Materials ist.
Schmelzenthalpien wichtiger Edelmetalle im Vergleich
| Metall | Schmelzpunkt | Schmelzenthalpie (kJ/mol) | Schmelzenthalpie (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Gold | 1 064 °C | 12,55 | 63,7 |
| Silber | 961 °C | 11,28 | 104,6 |
| Platin | 1 768 °C | 22,17 | 113,6 |
| Palladium | 1 555 °C | 16,74 | 157,3 |
| Kupfer | 1 085 °C | 13,05 | 205,4 |
Platin und Palladium weisen sowohl je Mol als auch je Kilogramm deutlich höhere Schmelzenthalpien auf als Gold, was den erhöhten Energieaufwand bei ihrer Verarbeitung in der Raffinerie erklärt.
Relevanz für Edelmetallverarbeitung und Schmelzwert
Für Ankauf, Recycling und Affinage von Altgold, Bruchgold oder Zahngold spielt die Schmelzenthalpie eine praktische Rolle: Der Schmelzwert eines Objekts beschreibt den reinen Materialwert bezogen auf den aktuellen Goldpreis bzw. Silberpreis — unabhängig von Form oder Prägung. Scheideanstalten und Recyclingbetriebe müssen den thermischen Energieeinsatz beim Einschmelzen kalkulieren, der direkt von der Schmelzenthalpie des Legierungsgemischs abhängt.
Der Feingehalt einer Legierung beeinflusst auch deren effektive Schmelzenthalpie: Legierungen wie 585er Gold (14 Karat) schmelzen in einem Temperaturbereich (Solidus bis Liquidus), nicht an einem definierten Punkt wie das reine Metall Feingold (999).
Kurz gemerkt
Die Schmelzenthalpie ist eine Schlüsselgröße der Edelmetallphysik: Sie bestimmt den Energiebedarf beim Einschmelzen, erklärt das Plateau in der Aufheizkurve und ist Grundlage für den Schmelzwertrechner. Höhere Schmelzenthalpie bedeutet mehr Energieaufwand pro Kilogramm — mit direktem Einfluss auf Verarbeitungskosten bei Raffinerie und Recycling.