Die Aggregatzustände der Materie und ihre Eigenschaften
Die Aggregatzustände der Materie
Die Materie präsentiert sich in drei Aggregatzuständen: fest, flüssig und gasförmig.
Der feste Zustand
Der feste Zustand zeichnet sich durch ein festes Volumen und eine feste Form aus. Die Teilchen sind sehr stark aneinander gebunden. Diese Teilchen vibrieren zwar, sind aber nicht in der Lage, sich von der Stelle zu bewegen, und bilden kleine Profile.
Bei einigen Feststoffen erscheinen die Teilchen regelmäßig geordnet und formen Körper mit scharfen Kanten, Flächen und Ecken, die man Kristalle nennt. Wenn diese Anordnung mit dem bloßen Auge sichtbar ist, spricht man von einer kristallinen Festkörperstruktur.
Kunststoffe und Glas besitzen hingegen eine amorphe oder glasartige Struktur.
Der flüssige Zustand
Der flüssige Zustand zeichnet sich durch ein festes Volumen, aber eine variable Form aus. Flüssige Stoffe nehmen die Form des Gefäßes an, in dem sie sich befinden. Auch in flüssigen Stoffen sind die Teilchen nahe beieinander, jedoch nicht so stark gebunden wie bei Feststoffen. Sie können aneinander vorbeigleiten und ihre Position verändern.
Der gasförmige Zustand
Der gasförmige Zustand zeichnet sich durch ein variables Volumen und eine variable Form aus. Die Teilchen sind sehr weit voneinander entfernt, bewegen sich frei und mit großer Geschwindigkeit. Daher nehmen sie den gesamten verfügbaren Raum ein.
Die Aggregatzustände der Materie
Die Aggregatzustände der Materie hängen von der Position der Partikel zueinander ab, weshalb man sie auch die Aggregatzustände der Materie nennt.
Kinetische Gastheorie der Teilchen
Die kinetische Theorie besagt, dass:
- die Materie aus Teilchen gebildet wird.
- sich die Teilchen in ständiger Bewegung befinden.
Man nennt Gasdruck die Kraft, die entsteht, wenn sich die Teilchen ausdehnen, um ein größeres Volumen einzunehmen.
Bei einem Gas nennt man Kompression, wenn sich der Abstand zwischen den Teilchen verringert, um ein kleineres Volumen einzunehmen.
Zustandsänderungen
Den Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Zustand nennt man Kondensation (oder Verflüssigung).
Die Temperatur, bei der eine Substanz kocht und vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht (Verdampfung), nennt man Siedepunkt, und dieser ist für jeden Stoff unterschiedlich. Bei Wasser liegt der Siedepunkt beispielsweise bei 100 °C.
Phasenübergänge
- Sublimation
- Verdampfung
- Schmelzen
- Erstarrung
- Kondensation
- Resublimation
Volumen und Dichte der Aggregatzustände
Das Volumen, das ein Stoff im gasförmigen Zustand einnimmt, ist größer als im flüssigen Zustand, welches wiederum größer ist als im festen Zustand.
Volumen (gasförmig) > Volumen (flüssig) > Volumen (fest)
Die Dichte eines Stoffes im gasförmigen Zustand ist geringer als die im flüssigen Zustand, welche wiederum geringer ist als im festen Zustand.
Dichte (gasförmig) < Dichte (flüssig) < Dichte (fest)
Im festen Zustand (Eis) hat Wasser ein größeres Volumen und eine geringere Dichte als im flüssigen Zustand.
Den Übergang vom flüssigen in den festen Zustand nennt man Erstarrung.
Die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit erstarrt, ist dieselbe Temperatur, bei der die Flüssigkeit schmilzt. Im Fall von Wasser liegt der Erstarrungspunkt bei 0 °C.
Ein Zustandswechsel ist eine Änderung des Aggregatzustands der Materie, das heißt, die Anordnung der sie bildenden Teilchen ändert sich, ohne sich in ihrer Natur zu verändern (die Substanz bleibt dieselbe).