Smeltenthalpie / smelten
Ook: Smeltwarmte, Fusie-enthalpie, latente smeltwarmte
De smeltenthalpie is de hoeveelheid energie die een stof moet opnemen om bij het smeltpunt van de vaste naar de vloeibare aggregatietoestand over te gaan, zonder dat de temperatuur verandert.
De smeltenthalpie (ook wel smeltwarmte of latente smeltwarmte genoemd) beschrijft de energie die aan een stof moet worden toegevoerd om deze bij constante druk en constante temperatuur — namelijk op het smeltpunt — volledig van de vaste naar de vloeibare toestand over te brengen. Deze energie verandert niet de temperatuur, maar breekt de kristalroosterbindingen in de vaste stof open. Het proces is endotherm; bij het stollen komt dezelfde energie als kristallisatie-enthalpie weer vrij.
Fysische grondslag
Bij het verhitten van een metaal stijgt de temperatuur eerst lineair. Op het smeltpunt blijft zij ondanks verdere warmtetoevoer constant, totdat de gehele stof is gesmolten — pas dan stijgt de temperatuur van de smelt verder. De toegevoerde energie zit in het overwinnen van de intermoleculaire bindingskrachten.
De specifieke smeltenthalpie $\Delta H_\text{fus}$ volgt uit:
Q = m · ΔH_fus
waarbij Q de benodigde warmtehoeveelheid (in J), m de massa (in kg) en ΔH_fus de specifieke smeltenthalpie (in kJ/kg) van het betreffende materiaal is.
Smeltenthalpieën van belangrijke edelmetalen vergeleken
| Metaal | Smeltpunt | Smeltenthalpie (kJ/mol) | Smeltenthalpie (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Goud | 1.064 °C | 12,55 | 63,7 |
| Zilver | 961 °C | 11,28 | 104,6 |
| Platina | 1.768 °C | 22,17 | 113,6 |
| Palladium | 1.555 °C | 16,74 | 157,3 |
| Koper | 1.085 °C | 13,05 | 205,4 |
Platina en palladium vertonen zowel per mol als per kilogram duidelijk hogere smeltenthalpieën dan goud, wat de verhoogde energie-inzet bij hun verwerking in de raffinaderij verklaart.
Relevantie voor edelmetaalverwerking en smeltwaarde
Voor inkoop, recycling en affinage van oud goud, breukgoud of tandgoud speelt de smeltenthalpie een praktische rol: de smeltwaarde van een voorwerp beschrijft de pure materiaalwaarde ten opzichte van de actuele goudprijs respectievelijk zilverprijs — onafhankelijk van vorm of muntslag. Scheidingsinstellingen en recyclingbedrijven moeten de thermische energie-inzet bij het omsmelten calculeren, die rechtstreeks afhangt van de smeltenthalpie van het legeringsmengsel.
Het fijngehalte van een legering beïnvloedt ook de effectieve smeltenthalpie ervan: legeringen zoals 585 goud (14 karaat) smelten in een temperatuurbereik (solidus tot liquidus), niet op een gedefinieerd punt zoals het pure metaal fijngoud (999).
Kort samengevat
De smeltenthalpie is een sleutelgrootheid van de edelmetaalfysica: zij bepaalt de energiebehoefte bij het omsmelten, verklaart het plateau in de opwarmcurve en vormt de basis voor de smeltwaardecalculator. Een hogere smeltenthalpie betekent meer energie-inzet per kilogram — met directe invloed op de verwerkingskosten bij raffinaderij en recycling.