Punto di fusione
Anche: Temperatura di fusione, Punto di liquefazione
Il punto di fusione è la temperatura alla quale una sostanza passa, a pressione normale, dallo stato solido a quello liquido, senza che la temperatura vari durante la fusione.
Il punto di fusione (o temperatura di fusione) descrive un cambiamento di stato fondamentale della materia: quando un solido cristallino viene riscaldato fino a questa temperatura caratteristica, il reticolo ordinato collassa e la sostanza diventa liquida. Durante l'intero processo di fusione la temperatura resta costante – l'energia fornita confluisce esclusivamente nella cosiddetta entalpia di fusione, non in un ulteriore riscaldamento. Ciò rende il punto di fusione una grandezza caratteristica specifica della sostanza e di alta precisione, di importanza centrale in analitica, metallurgia e lavorazione dei metalli preziosi.
Contesto fisico
Il punto di fusione è il punto di equilibrio di due fasi: solido e liquido coesistono finché viene fornito calore. Per le sostanze pure e cristalline è definito in modo netto; le leghe invece fondono su un intervallo (dalla temperatura di solidus a quella di liquidus), perché i componenti presentano legami reticolari diversi.
Processo di fusione (sostanza pura):
────────────────────────────────────────────────────
Temperatura ▲
│ ●●●●●●●● (liquido)
│ ●
Punto di │──────────●────────────── T_m (costante)
fusione T_m│ ●
│ ●● (solido + liquido contemporanei)
│ ●●
└──────────────────────────────────► Tempo
Apporto di calore →
────────────────────────────────────────────────────
Il punto di fusione dipende dalla pressione: un aumento di pressione lo sposta leggermente verso l'alto per la maggior parte dei metalli. Per i dati standard vale sempre la pressione normale (1.013,25 hPa).
Punti di fusione dei metalli preziosi a confronto
I punti di fusione dei principali metalli preziosi e di metalli affini differiscono notevolmente e hanno effetti diretti sui processi di fusione, lega e lavorazione:
| Metallo | Simbolo | Punto di fusione | Particolarità |
|---|---|---|---|
| Oro | Au | 1.064 °C | Facilmente fusibile, lavorato da millenni |
| Argento | Ag | 961,8 °C | Punto di fusione più basso tra i metalli monetari |
| Rame | Cu | 1.085 °C | Base di molte leghe d'oro (585/750) |
| Palladio | Pd | 1.555 °C | Metallo del gruppo del platino, importante nelle leghe |
| Platino | Pt | 1.768 °C | Punto di fusione molto alto, lavorazione impegnativa |
| Rodio | Rh | 1.964 °C | Il più alto tra i metalli preziosi standard |
| Iridio | Ir | 2.447 °C | Estremamente difficile da fondere |
| Tungsteno | W | 3.422 °C | Punto di fusione più alto di tutti i metalli |
Il basso punto di fusione dell'argento rispetto al platino spiega perché gli argentieri fin dall'antichità si accontentassero di forni più semplici, mentre la lavorazione dei metalli del platino divenne possibile solo con i moderni forni ad alta temperatura e con l'arco elettrico.
Rilevanza per le leghe
Quando due o più metalli vengono fusi insieme, si forma una lega, il cui punto di fusione differisce da quello dei singoli componenti. Particolarmente importante è la miscela eutettica: la composizione in cui si raggiunge il minimo del punto di fusione di un sistema a più componenti.
Per le leghe di metalli preziosi vale:
- Oro 585 (14 carati): contiene tipicamente, oltre all'oro, argento e rame; l'intervallo di fusione è, a seconda della lega, di circa 880–950 °C – nettamente sotto il punto di fusione dell'oro.
- Oro 750 (18 carati): intervallo di fusione per lo più 880–960 °C.
- Oro bianco con palladio: l'aggiunta di palladio innalza il punto di fusione (fino a 1.100–1.200 °C).
- Argento sterling (925): punto di fusione circa 893 °C (contro 961,8 °C dell'argento fino).
Questo comportamento è di rilevanza pratica per orafi, raffinerie e impianti di riciclo: nel calcolatore del valore di fusione il valore materiale è determinato sulla base del titolo – indipendentemente dal concreto punto di fusione della lega.
Rilevanza per la verifica dell'autenticità
Il punto di fusione è un elemento di sicurezza indiretto: le contraffazioni al tungsteno dei lingotti d'oro vengono in teoria smascherate dall'alto punto di fusione del tungsteno (3.422 °C), poiché il tungsteno resta solido alla temperatura di fusione dell'oro. In pratica ciò viene però accertato piuttosto tramite determinazione della densità, analisi in fluorescenza a raggi X o prova a ultrasuoni, poiché un vero test di fusione distruggerebbe il lingotto.
Per la verifica quotidiana si consigliano metodi non distruttivi; il verificatore del peso della moneta aiuta a controllare l'autenticità delle monete in base a peso e misure.
Punto di fusione e riciclo
Nell'affinazione dei metalli preziosi e nel riciclo di rottami d'oro, oro dentale e vecchi gioielli il punto di fusione ha un ruolo importante nella pianificazione del processo. Temperature di fusione più elevate comportano:
- Maggior impiego di energia durante la fusione
- Necessità di leghe speciali per crogioli e stampi (es. grafite, ceramica)
- Tempi di raffreddamento più lunghi
L'oro e l'argento si prestano a un riciclo particolarmente economico grazie ai loro punti di fusione relativamente bassi – un fattore che favorisce il riciclo dei metalli preziosi rispetto ai metalli industriali con punti di fusione molto elevati.
In breve
Il punto di fusione è una delle grandezze fisiche più precise di un metallo: per i metalli preziosi si colloca tra circa 962 °C (argento) e quasi 2.000 °C (rodio), resta esattamente costante per i metalli puri e per le leghe si trasforma in un intervallo di fusione. Per la pratica in oreficeria, raffineria e verifica dei metalli preziosi è una conoscenza di base indispensabile – dal calcolatore del valore di fusione alla pianificazione delle leghe fino al riconoscimento delle contraffazioni.