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Schmelztemperatur: Reinstoffe und Gemische
Schmelztemperatur nennt die Temperatur, bei der ein Stoff bei einem bestimmten Druck vom festen in den flüssigen Zustand übergeht. Bei einem Reinstoff ist sie eine charakteristische Stoffeigenschaft. Gemische zeigen dagegen oft keinen scharfen Wert, sondern einen Schmelzbereich.
Auf dieser Seite lernst du, einen Schmelzvorgang zu deuten, Reinstoffe und Gemische zu unterscheiden und Messwerte sinnvoll zur Stoffidentifikation zu nutzen.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Was geschieht beim Schmelzen?
Ein Eiswürfel wird bei Raumtemperatur zu flüssigem Wasser. Der Stoff bleibt Wasser, aber sein Aggregatzustand ändert sich von fest zu flüssig. Diesen Übergang nennt man Schmelzen.
Schmelztemperatur
Die Schmelztemperatur ist die Temperatur, bei der ein Stoff bei einem bestimmten Druck vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht.
In der genaueren Fachsprache bilden die Schmelztemperatur und der zugehörige Druck zusammen den Schmelzpunkt. Die Druckangabe ist wichtig, weil die Temperatur nicht völlig unabhängig vom Druck ist.
Der umgekehrte Übergang heißt Erstarren: Eine Flüssigkeit wird fest. Bei einem Reinstoff stimmen Schmelz- und Erstarrungstemperatur unter denselben Bedingungen überein.
Warum bleibt die Temperatur zeitweise gleich?
Erwärmst du einen festen Reinstoff bei konstantem Druck, steigt seine Temperatur zunächst. Sobald er seine Schmelztemperatur erreicht, beginnt er zu schmelzen.
Während festes und flüssiges Material nebeneinander vorliegen, bleibt die Temperatur trotz weiterer Wärmezufuhr konstant. Die zugeführte Energie ermöglicht in dieser Phase den Zustandsübergang. Erst wenn die gesamte Probe flüssig ist, steigt ihre Temperatur beim weiteren Erwärmen wieder.
Eine reine Wasserprobe wird aus dem Gefrierfach erwärmt. Ihre Temperatur steigt bis 0 °C. Während Eis und flüssiges Wasser gemeinsam vorhanden sind, bleibt sie bei Normaldruck bei 0 °C. Nachdem das letzte Eis geschmolzen ist, wird das flüssige Wasser wärmer.
Für einen Reinstoff bei konstantem Druck gilt: Vor dem Schmelzen steigt die Temperatur, während des Schmelzens bleibt sie konstant, danach steigt sie wieder.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Vor dem Schmelzen ist die Probe . Während des Schmelzens bleibt die Temperatur eines Reinstoffs bei konstantem Druck . Nach dem vollständigen Schmelzen ist die Probe .
Woran erkennst du Reinstoff und Gemisch?
Ein Reinstoff besteht aus nur einem Stoff und besitzt bei festgelegtem Druck eine charakteristische Schmelztemperatur. Deshalb kann der Messwert bei der Identifizierung helfen.
Verunreinigte Stoffe und Gemische schmelzen in der Regel schon bei niedrigeren Temperaturen. Häufig schmilzt die Probe außerdem nicht auf einmal. Zwischen dem ersten flüssigen Anteil und dem letzten festen Teilchen liegt dann ein Schmelzbereich.
Schmelzbereich
Ein Schmelzbereich ist das Temperaturintervall vom Beginn bis zum Ende des Schmelzens. Er tritt häufig bei Gemischen oder verunreinigten Stoffen auf.
Für ausgewählte Stoffe gelten bei 1013 hPa folgende Werte:
| Stoff | Schmelztemperatur |
|---|---|
| Wasser | 0 °C |
| Blei | 327 °C |
| Kochsalz | 800 °C |
| Eisen | 1538 °C |
Eine unbekannte Probe schmilzt zwischen 325 °C und 329 °C. Von den vier Stoffen in der Tabelle passt Blei am besten, weil 327 °C in diesem Bereich liegt. Der Bereich statt eines scharfen Werts spricht jedoch gegen einen sicheren Nachweis eines reinen Stoffes. Für eine verlässliche Identifizierung brauchst du weitere Eigenschaften, zum Beispiel Dichte oder Löslichkeit.
Wie wirken Druck und besondere Bedingungen?
Die Schmelztemperatur hängt vom Druck ab, doch viel schwächer als die Siedetemperatur. Normale Schwankungen des Luftdrucks verändern sie praktisch kaum.
Bei den meisten Stoffen steigt die Schmelztemperatur, wenn der Druck erhöht wird. Eis ist eine wichtige Ausnahme: Höherer Druck senkt seine Schmelztemperatur. Auch bei Eis ist dieser Effekt bei gewöhnlichen Luftdruckschwankungen sehr klein.
Ein anderer Sonderfall ist die Unterkühlung. Fehlen geeignete Kristallkeime, kann eine Flüssigkeit unter ihre Schmelztemperatur abkühlen und trotzdem flüssig bleiben. Eine Erschütterung kann dann die Kristallbildung auslösen. Unterkühlung ändert also den beobachteten Beginn des Erstarrens; sie ist kein Beleg für eine neue Schmelztemperatur des Stoffes.
Einige Stoffe besitzen keinen scharfen Schmelzpunkt. Teilkristalline Kunststoffe können über ein breites Intervall erweichen oder schmelzen. Manche Stoffe zerfallen sogar chemisch, bevor sie schmelzen.
Wie wird eine Schmelztemperatur bestimmt?
Für eine grobe Bestimmung wird eine Probe langsam erwärmt und die Temperatur beobachtet. Genauere Laborverfahren erfassen den Beginn und das Ende des Schmelzens.
Bei der Kapillarmethode befindet sich eine kleine Probe in einer dünnen Glaskapillare. Sie wird in einem Heizblock langsam erwärmt. Die Temperatur, bei der das letzte feste Teilchen verschwindet, wird als Schmelztemperatur angegeben. Bei einem Schmelzbereich werden Anfangs- und Endtemperatur notiert.
Weitere genaue Verfahren sind Heiztischapparaturen und die Differential Scanning Calorimetry, kurz DSC. Entscheidend ist bei jedem Verfahren, den Druck und die Beobachtung eindeutig anzugeben.
Schmelzdaten können eine Stoffzuordnung stützen und Hinweise auf Verunreinigungen geben. Ein einzelner Wert beweist die Identität aber nicht. Eine gute Untersuchung verbindet deshalb mehrere geeignete Stoffeigenschaften. Geruch oder Geschmack sind keine sicheren Standardproben.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Rufe die Begriffe zuerst mit verdeckter Rückseite ab. Erkläre danach mit eigenen Worten, warum ein Schmelzbereich allein keine sichere Stoffidentifikation liefert.
Alles auf einen Blick
- Schmelztemperatur
- beschreibt den Übergang
- fest zu flüssig
- Erstarren als Umkehrung
- zeigt das Schmelzverhalten
- Reinstoff mit scharfem Wert
- Gemisch oft mit Schmelzbereich
- dient der Untersuchung
- Messung beim Erwärmen
- Vergleich mit Stoffdaten
- Kombination mit weiteren Eigenschaften
- hängt von Bedingungen ab
- Druck meist mit kleinem Einfluss
- Unterkühlung verzögert das Erstarren
- beschreibt den Übergang
Die Kernentscheidung lautet: scharfer Wert oder Bereich? Ein scharfer Wert passt zu einem Reinstoff. Ein Bereich kann auf ein Gemisch oder eine Verunreinigung hinweisen. Für die Stoffidentifikation prüfst du trotzdem mehr als eine Eigenschaft.