Entalpia di fusione / Fusione
Anche: Calore di fusione, Entalpia di fusione, Calore latente di fusione
L'entalpia di fusione è la quantità di energia che una sostanza deve assorbire per passare, al punto di fusione, dallo stato solido a quello liquido senza variare la propria temperatura.
L'entalpia di fusione (detta anche calore di fusione o calore latente di fusione) descrive l'energia che deve essere fornita a una sostanza per portarla, a pressione e temperatura costanti — cioè al punto di fusione — completamente dallo stato solido a quello liquido. Questa energia non varia la temperatura, ma rompe i legami del reticolo cristallino del solido. Il processo è endotermico; durante la solidificazione la stessa energia viene rilasciata come entalpia di cristallizzazione.
Fondamento fisico
Riscaldando un metallo la temperatura sale dapprima in modo lineare. Al punto di fusione essa resta costante nonostante l'ulteriore apporto di calore, finché l'intera sostanza è fusa — solo allora la temperatura della massa fusa continua a salire. L'energia fornita è impiegata nel superamento delle forze di legame intermolecolari.
L'entalpia specifica di fusione $\Delta H_\text{fus}$ risulta da:
Q = m · ΔH_fus
dove Q è la quantità di calore necessaria (in J), m la massa (in kg) e ΔH_fus l'entalpia specifica di fusione (in kJ/kg) del rispettivo materiale.
Entalpie di fusione dei principali metalli preziosi a confronto
| Metallo | Punto di fusione | Entalpia di fusione (kJ/mol) | Entalpia di fusione (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Oro | 1 064 °C | 12,55 | 63,7 |
| Argento | 961 °C | 11,28 | 104,6 |
| Platino | 1 768 °C | 22,17 | 113,6 |
| Palladio | 1 555 °C | 16,74 | 157,3 |
| Rame | 1 085 °C | 13,05 | 205,4 |
Platino e palladio presentano entalpie di fusione nettamente più elevate dell'oro sia per mole sia per chilogrammo, il che spiega il maggior fabbisogno energetico nella loro lavorazione in raffineria.
Rilevanza per la lavorazione dei metalli preziosi e per il valore di fusione
Per l'acquisto, il riciclo e l'affinazione di oro usato, rottami d'oro od oro dentale l'entalpia di fusione ha un ruolo pratico: il valore di fusione di un oggetto descrive il puro valore materiale riferito al prezzo dell'oro o al prezzo dell'argento attuale — indipendentemente da forma o coniazione. Le raffinerie e gli impianti di riciclo devono calcolare l'impiego di energia termica in fase di fusione, che dipende direttamente dall'entalpia di fusione della miscela di lega.
Il titolo di una lega influenza anche la sua entalpia di fusione effettiva: leghe come l'oro 585 (14 carati) fondono in un intervallo di temperatura (dal solidus al liquidus), non a un punto definito come il metallo puro oro fino (999).
In breve
L'entalpia di fusione è una grandezza chiave della fisica dei metalli preziosi: determina il fabbisogno energetico durante la fusione, spiega il plateau nella curva di riscaldamento ed è alla base del calcolatore del valore di fusione. Un'entalpia di fusione più alta significa maggior impiego di energia per chilogrammo — con impatto diretto sui costi di lavorazione in raffineria e nel riciclo.