Wo liegt der Gold Schmelzpunkt und kann Gold wirklich bei Zimmertemperatur verformt werden? Gold ist eines der begehrtesten Metalle der Welt. Das gelbe Edelmetall ist von Natur aus selten und wird seit dem Altertum als Zahlungsmittel und zur Schmuckherstellung verwendet. Es wird angenommen, dass das Gold von Meteoriten auf die Erde gebracht wurde. Gold ist wirklich nicht von dieser Welt! Es gibt viele Gründe, warum Gold etwas Besonderes ist und warum es seinen Wert in unserer Gesellschaft behalten hat. Aber Gold ist vielleicht noch besonderer, als wir denken.

Kann Gold bei Zimmertemperatur geschmolzen werden?

Bei der Herstellung und Verarbeitung dieses glänzenden Metalls haben die Menschen nach und nach seine physikalischen und chemischen Eigenschaften kennen gelernt. Ein altes chinesisches Sprichwort besagt: “Echtes Gold hat keine Angst vor Feuer”, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass massives Gold intakt und glänzend bleibt, wenn es über einem Holzfeuer (600-1000 °C) erhitzt wird, während die meisten anderen Metalle (wie Kupfer, Zink und Nickel und deren Legierungen) unter solchen Bedingungen schmelzen und/oder ihren Glanz verlieren würden. Chemisch gesehen hat Gold eine ausgezeichnete chemische Stabilität gegen Oxidation und einen relativ hohen Schmelzpunkt (1064 °C), der Gold Schmelzpunkt. Doch dank der Nanowissenschaft gibt es Möglichkeiten, das Verhalten von Gold bei verschiedenen Temperaturen zu verändern und gleichzeitig seine anderen besonderen Eigenschaften zu erhalten.

Gold und Wasser

Nehmen wir unsere tägliche Erfahrung mit Wasser als Beispiel, um zu verstehen, was mit Gold geschieht. Wir wissen, dass Eis (fest) bei einer bestimmten Temperatur immer zu Wasser (flüssig) zu schmelzen scheint, und dass Wasser bei einer bestimmten Temperatur immer zu Dampf (Gas) zu verdampfen scheint. Diese Temperaturen werden als Schmelz- bzw. Siedepunkt bezeichnet. Die Schmelz- und Siedepunkte können je nach dem örtlichen Druck unterschiedlich sein. Aus diesem Grund können Ihre Koch- oder Backrezepte für große Höhenlagen, in denen der Luftdruck niedriger ist als in niedrigen Höhenlagen, andere Anweisungen enthalten.

Wir müssen jedoch nicht Berge hinauf- und hinuntersteigen, um den Siedepunkt zu beeinflussen. Wir können dies ganz einfach erreichen, indem wir den örtlichen Druck verändern, so wie ein Schnellkochtopf funktioniert: Durch die Erhöhung des Drucks steigt der Siedepunkt des Wassers auf eine höhere Temperatur, was bedeutet, dass sich das Wasser erhitzen kann, ohne zu verdampfen, was wiederum dazu führt, dass die Speisen schneller garen.

Um zu verstehen, wie ein Schnellkochtopf den Druck im Inneren erhöht, müssen wir uns daran erinnern, was mit den Molekülen einer Flüssigkeit passiert, wenn sie erhitzt wird: Sie beginnen, sich weiter auseinander zu bewegen! Bis zum Schmelzpunkt reagiert es jedoch weit weniger empfindlich auf die lokale Druckänderung. Der Grund dafür ist, dass sich das Volumen im Vergleich zu einer Flüssigkeit, die zu Gas verdampft, im Allgemeinen nicht wesentlich vergrößert, wenn Feststoffe schmelzen und zu Flüssigkeiten werden. (Nebenbei bemerkt: Wasser ist insofern ungewöhnlich, als sich sein Volumen tatsächlich vergrößert, wenn es zu einem Feststoff gefriert. – Ist Ihnen schon einmal eine Dose Limonade im Gefrierschrank explodiert?

Der wichtigste Punkt ist, dass es unpraktisch ist, den Schmelzpunkt einer Substanz durch Änderung des lokalen Drucks zu beeinflussen. Man müsste eine drastische Druckänderung vornehmen, um auch nur eine kleine Änderung des Schmelzpunkts zu erreichen.

Kann man Gold bei Zimmertemperatur schmelzen?

Reines Gold hat einen Schmelzpunkt von 1064 Grad Celsius. Eine Temperatur, die nur mit einem ausreichend starken Ofen erreicht werden kann. Ein Forscherteam der Chalmers University of Technology hat jedoch zufällig eine revolutionäre Methode zum Schmelzen von Gold-Nanopartikeln bei Raumtemperatur entdeckt.

Laut Ludvig de Knoop, einem Postdoktoranden an der Chalmers University of Technology (Göteborg, Schweden), kam die Entdeckung zufällig zustande, als er testete, wie die maximale Vergrößerungsstufe eines Elektronenmikroskops Goldatome beeinflusst.

Nach dem Experiment stellte er zu seiner Überraschung fest, dass die Oberflächenschichten des Goldes bei Raumtemperatur geschmolzen waren. Dieses außergewöhnliche Phänomen wurde nicht durch den Anstieg der Temperatur verursacht, wie es normalerweise der Fall wäre, sondern durch die Wirkung des starken elektrischen Feldes.

Gold Schmelzpunkt verändern

Laut den Schlussfolgerungen der Studie, die in der Zeitschrift Physical Review Materials veröffentlicht wurde, ist die Entdeckung, dass Goldatome auf diese Weise ihre Struktur verlieren können, nicht nur spektakulär, sondern auch wissenschaftlich revolutionär, so dass die Universität selbst versicherte, dass De Knoop und sein Team “Neuland in der Materialwissenschaft betreten haben”.

“Die Tatsache, dass wir die Eigenschaften der Atome in den Oberflächenschichten kontrollieren und verändern können, eröffnet uns neue Möglichkeiten für neuartige Anwendungen”, so Eva Olsson, Professorin am Fachbereich Physik der Chalmers University of Technology und Mitautorin der Studie.

Diese Fähigkeit, von einer festen in eine flüssige Struktur überzugehen, könnte die Entwicklung neuartiger Sensoren, Katalysatoren, Transistoren und kontaktloser Komponenten ermöglichen.

Natürlich ist es mit dieser Technologie nicht möglich, eine große Menge Gold bei Raumtemperatur zu schmelzen, indem man das elektrische Feld erhöht. Wie die Autoren des Experiments erklären, erfordert das Schmelzen der Oberfläche eines Goldobjekts, das größer als ein paar Nanometer (zwei Millionstel Millimeter) ist, eine Spannung, die derzeit nicht erreicht werden kann. Somit wird der Gold Schmelzpunkt wohl auch weiterhin bei 1064 °C liegen.

In jedem Fall eröffnet die Entdeckung einen neuen Weg für die Erforschung von Gold-Nanopartikeln, der ihre künftige industrielle Anwendung vervielfachen könnte.

▶︎ Edelmetalle kaufen – 29 wertvolle Tipps

▶︎ Goldpreis 2022