Schmelzwärme

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Die Schmelzenthalpie (veraltet auch Schmelzwärme) bezeichnet die Energie, die benötigt wird, um eine Stoffprobe eines Feststoffs an seinem Schmelzpunkt zu schmelzen, d. h. vom festen in den flüssigen Aggregatzustand zu überführen. Dabei werden Bindungskräfte zwischen Molekülen bzw. Atomen überwunden, ohne deren kinetische Energie und damit ihre Temperatur zu erhöhen. Der Wert der Schmelzenthalpie mit umgekehrtem Vorzeichen ist gleich dem Wert der Erstarrungsenthalpie, welche freigesetzt wird, wenn eine Flüssigkeit in den festen Aggregatzustand übergeht.

Größen und Einheiten[Bearbeiten]

Die Schmelzenthalpie \textstyle H_\text{fus} ist eine Energie. Im Internationalen Größensystem (ISQ) hat sie daher die Dimension

\dim H_\text{fus} = \mathrm{L}^2 \cdot \mathrm{M} \cdot \mathrm{T}^{-2}

und somit im Internationalen Einheitensystem (SI) die kohärente abgeleitete SI-Einheit Joule:

\left[H_\text{fus}\right] = \frac{\mathrm{kg} \cdot \mathrm{m}^2}{\mathrm{s}^2} = \mathrm{J} [1]

Als Stoffkonstante erhält man die spezifische Schmelzenthalpie \textstyle h_\text{fus} eines Stoffs, indem die Schmelzenthalpie \textstyle H_\text{fus} auf die Masse \textstyle m des Stoffs bezogen wird:

h_\text{fus} = \frac{H_\text{fus}}{m}

Sie wird dementsprechend in der Einheit Joule pro Kilogramm angegeben:

\left[h_\text{fus}\right] = \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{kg}} [1]

In der Chemie ist stattdessen die molare Schmelzenthalpie \textstyle H_\text{m,fus} gebräuchlich. Man erhält sie, indem die Schmelzenthalpie \textstyle H_\text{fus} auf die Stoffmenge \textstyle n des Stoffs bezogen wird:

H_\text{m,fus} = \frac{H_\text{fus}}{n}

Die Einheit lautet somit Joule pro Mol:

\left[H_\text{m,fus}\right] = \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol}} [2]

Um bei typischen Stoffen handliche Zahlenwerte zu erhalten, werden die Werte der molaren Schmelzenthalpie gewöhnlich nicht in Joule pro Mol (J/mol), sondern in Kilojoule pro Mol (kJ/mol) angegeben. Diese Einheit ist allerdings nicht kohärent.

Die spezifische Schmelzenthalpie \textstyle h_\text{fus} und die molare Schmelzenthalpie \textstyle H_\text{m,fus} lassen sich mithilfe der molaren Masse \textstyle M des betrachteten Stoffs ineinander umrechnen:

M = \frac{m}{n} [2]
h_\text{fus} = \frac{H_\text{m,fus}}{M}

Das von der IUPAC für die molare Schmelzenthalpie empfohlene Größenzeichen lautet abweichend \textstyle \mathrm{\Delta}_\text{fus}H.[3]

Der Index \textstyle \text{fus} stammt von enthalpy of fusion, dem englischen Begriff für die Schmelzenthalpie.

Werte[Bearbeiten]

Stoff Schmelzwärme (kJ/kg) Schmelzwärme (kJ/mol)
Aluminium 398 10,7[4]
Antimon 163 19,8
Bismut 55 11,5
Blei 23,4 4,85[5]
Chrom 325 16,93[6]
Eisen 268 15,0
Gold 63 12,4
Graphit 16750 201
Cadmium 55 6,2[7]
Kalium 63 2,5
Cobalt 291,8 17,2[8]
Kohlendioxid 180 7,9
Kupfer 210 13,3[9]
Magnesium 373 9,1
Mangan 264 14,5
Natrium 113 2,6[10]
Nickel 301 17,7
Paraffin 200 ... 240
Phosphor 21 0,7
Platin 100 19,5
Quecksilber 11,81 2,37[11]
Sauerstoff 13 0,2
Schwefel (monoklin) 38 1,2
Silber 105 11,3
Silicium 1803,7 50,66[12]
Wachs 176
Wasser 333,5 6,01
Wasserstoff 59 0,06
Wolfram 191,3 35,2[13]
Zink 113 7,4[14]
Zinn 59 7,03[15]

Die Schmelzwärme ist ein Spezialfall der latenten Wärme.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b ISO 80000-5:2007, Quantities and units — Part 5: Thermodynamics, korrigierte Fassung vom 1. Juni 2011.
  2. a b ISO 80000-9:2009, Quantities and units — Part 9: Physical chemistry and molecular physics, 1. April 2009. Korrigiert durch: ISO 80000-9:2009/Amd.1:2011, Amendment 1 to ISO 80000-9:2009, 1. Juni 2011.
  3. E. R. Cohen, T. Cvitas, J. G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H. L. Strauss, M. Takami, A. J. Thor: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge 2008
  4. W.B. Frank, W.E. Haupin, H. Vogt, M. Bruno, J Thonstad, R.K. Dawless, H. Kvande, O.A. Taiwo: Aluminium in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a01_459.pub2
  5. C.A. Sutherland, E.F. Milner, R.C. Kerby, H. Teindl, A. Melin, H.M. Bolt: Lead in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a15_193.pub2
  6. J.H. Downing, P.D. Deeley, R. Fichte: Chromium and Chromium Alloys in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a07_043.
  7. K.-H. Schulte-Schrepping, M. Piscator: Cadmium and Cadmium Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a04_499.
  8. J.D. Donaldson, D. Beyersmann: Cobalt and Cobalt Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a07_281.pub2.
  9. A. Lossin: Copper in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a07_471.
  10. A. Klemm, G. Hartmann, L. Lange: Sodium and Sodium Alloys in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a24_277
  11. M. Simon, P. Jönk, G. Wühl-Couturier, S. Halbach: Mercury, Mercury Alloys, and Mercury Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a16_269.pub2
  12. W. Zulehner, B. Neuer, G. Rau: Silicon in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a23_721
  13. E. Lassner, W.-D. Schubert, E. Lüderitz, H.U. Wolf: Tungsten, Tungsten Alloys, and Tungsten Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a27_229
  14. G.G. Graf: Zinc in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a28_509
  15. G.G. Graf: Tin, Tin Alloys, and Tin Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a27_049

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]