Ponto de fusão

O ponto de fusão (também temperatura de fusão) descreve uma mudança de estado fundamental da matéria: quando um sólido cristalino é aquecido até esta temperatura característica, a rede ordenada colapsa e a substância torna-se líquida. Durante todo o processo de fusão, a temperatura mantém-se constante – a energia fornecida flui exclusivamente para a chamada entalpia de fusão, e não para um aquecimento adicional. Isto faz do ponto de fusão um valor característico específico de cada substância e altamente preciso, com importância central na análise, na metalurgia e no processamento de metais preciosos.

Contexto físico

O ponto de fusão é o ponto de equilíbrio de duas fases: sólido e líquido coexistem enquanto for fornecido calor. Para substâncias puras e cristalinas está nitidamente definido; as ligas, pelo contrário, fundem ao longo de um intervalo (temperatura de solidus a liquidus), porque os componentes têm ligações de rede diferentes.

Processo de fusão (substância pura):
────────────────────────────────────────────────────
Temperatura ▲
           │            ●●●●●●●● (líquido)
           │           ●
Ponto de   │──────────●────────────── T_m (constante)
fusão T_m  │        ●
           │      ●● (sólido + líquido em simultâneo)
           │    ●●
           └──────────────────────────────────► Tempo
         Fornecimento de calor →
────────────────────────────────────────────────────

O ponto de fusão depende da pressão: uma pressão mais elevada desloca-o ligeiramente para cima na maioria dos metais. Para valores padrão aplica-se sempre a pressão normal (1.013,25 hPa).

Pontos de fusão dos metais preciosos em comparação

Os pontos de fusão dos principais metais preciosos e metais afins diferem consideravelmente e têm efeitos diretos nos processos de fusão, ligação e processamento:

O baixo ponto de fusão da prata em comparação com a platina explica por que razão os ourives de prata se serviram, desde a Antiguidade, de fornos mais simples, ao passo que o processamento dos metais da platina só se tornou possível com fornos modernos de alta temperatura e arcos elétricos.

Importância para as ligas

Quando dois ou mais metais são fundidos em conjunto, forma-se uma liga metálica, cujo ponto de fusão difere do dos componentes individuais. Especialmente importante é a mistura eutéctica: a composição na qual se atinge o mínimo de ponto de fusão de um sistema multicomponente.

Para as ligas de metais preciosos aplica-se:

• Ouro 585 (14 quilates): contém, além do ouro, tipicamente prata e cobre; o intervalo de fusão situa-se, consoante a liga, em cerca de 880–950 °C – bastante abaixo do ponto de fusão do ouro.
• Ouro 750 (18 quilates): intervalo de fusão geralmente 880–960 °C.
• Ouro branco com paládio: a adição de paládio eleva o ponto de fusão (até 1.100–1.200 °C).
• Prata de lei (925): ponto de fusão de cerca de 893 °C (face aos 961,8 °C da prata fina).

Este comportamento é relevante na prática para ourives, refinarias e unidades de reciclagem: na calculadora do valor de fusão, o valor material é apurado com base no toque – independentemente do ponto de fusão concreto da liga.

Relevância para a verificação de autenticidade

O ponto de fusão é um elemento de segurança indireto: as falsificações com tungsténio de barras de ouro são teoricamente desmascaradas pelo elevado ponto de fusão do tungsténio (3.422 °C), já que este permanece sólido à temperatura de fusão do ouro. Na prática, porém, isto é antes demonstrado por medição de densidade, análise por fluorescência de raios X ou teste por ultrassons, pois um verdadeiro teste de fusão destruiria a barra.

Para a verificação do dia a dia recomendam-se métodos não destrutivos; o verificador de peso de moedas ajuda a verificar a autenticidade de moedas a partir do peso e das medidas.

Ponto de fusão e reciclagem

Na afinação de metais preciosos e na reciclagem de ouro de sucata, ouro dentário e joias antigas, o ponto de fusão desempenha um papel importante no planeamento do processo. Temperaturas de fusão mais elevadas significam:

• Maior consumo de energia na fusão
• Necessidade de ligas especiais para cadinhos e moldes (por ex. grafite, cerâmica)
• Tempos de arrefecimento mais longos

O ouro e a prata reciclam-se de forma especialmente económica devido aos seus pontos de fusão comparativamente baixos – um fator que favorece a reciclagem de metais preciosos face a metais industriais com pontos de fusão muito elevados.

Em resumo

O ponto de fusão é uma das grandezas físicas mais precisas de um metal: para os metais preciosos situa-se entre cerca de 962 °C (prata) e quase 2.000 °C (ródio), mantém-se exatamente constante nos metais puros e transforma-se num intervalo de fusão nas ligas. Para a prática nos ourives, na refinaria e na verificação de metais preciosos, é conhecimento de base indispensável – da calculadora do valor de fusão ao planeamento das ligas e à deteção de falsificações.