Zustandsänderungen und Stoffgemische: Eine Übersicht

Zustandsänderungen der Materie

Zustandsänderungen: Prozesse, die ein Körper unter bestimmten physikalischen Bedingungen von Druck und Temperatur erfährt.

• Fest-Flüssig: Fusion (Schmelzen)
• Flüssig-Gasförmig: Vaporisation (Verdampfen)
• Gasförmig-Fest: Kondensation zu fest (Resublimation)
• Flüssig-Fest: Verfestigung (Erstarren)
• Fest-Gasförmig: Sublimation
• Gasförmig-Flüssig: Kondensation

Wenn die Erwärmung eines Körpers die Energie der Teilchen erhöht, erreicht diese Energie einen Moment, in dem sie ausreicht, um die Kohäsionskräfte zu überwinden. Dann tritt die Fusion (das Schmelzen) des festen Körpers ein. Die gleiche Auffassung gilt für alle Aggregatzustände. Die Form der Fusion des Körpers hängt von seiner Natur ab. Wir unterscheiden zwischen kristallinen und amorphen Körpern.

Kristalline und amorphe Körper

In kristallinen Körpern, wie zum Beispiel schmelzendem Eis, wird die Schmelztemperatur bei einem konstanten Wert gehalten. Diese kann je nach Druck variieren (Eis schmilzt bei 0 Grad unter atmosphärischem Druck).

In amorphen Körpern wie Glas erfolgt die Fusion in einem weiten Temperaturbereich, in dem der Körper einen pastösen Zustand durchläuft (Glas schmilzt beispielsweise bei etwa 1200 Grad).

Trennung von Mischungen

Filtration: In diesem Fall können die Flüssigkeit oder der gelöste Stoff die Poren des Filterpapiers passieren, da die Partikelgröße kleiner als die Poren des Papiers ist. Ungelöste Stoffe hingegen gelangen nicht durch.

Dekantieren: Diese Trennung basiert darauf, dass die Komponenten unterschiedliche Dichten aufweisen. Daher setzt sich die dichtere Komponente ab, während die weniger dichte Komponente oben bleibt (Beispiel: Heterogenes Gemisch aus Wasser und Sand).

Magnetismus (Magnetabscheidung): Diese Methode nutzt die Eigenschaften einiger Komponenten aus und ist dadurch gekennzeichnet, dass diese von einem Magneten angezogen werden (Beispiel: Mischung aus Eisenspänen und Sand).

Homogene Mischungen und Lösungen

Lösungen sind homogene Mischungen und bilden sich, wenn ein Stoff (in der Regel ein Feststoff) sich in einem anderen (in der Regel eine Flüssigkeit) löst.

Der Feststoff wird als gelöster Stoff bezeichnet, während der flüssige Teil als Lösungsmittel gilt.

Eine Lösung ist immer klar. Wenn sie trüb ist, wird sie als Suspension bezeichnet. In einer Suspension sind die gelösten Teilchen größer als in einer Lösung. Wenn man eine Suspension stehen lässt, setzen sich viele der festen Partikel ab (Sedimentation).

Kolloidale Substanzen

Kolloide sind Gemische, die ineinander unlöslich sind und in Form von sehr kleinen Partikeln vorliegen, die nicht sedimentieren (Beispiel: Milch).

In einem Kolloid sind Teilchen eines Stoffes in einem anderen verteilt. Diese dispergierten Teilchen sind größer als die einer Lösung, aber kleiner als die einer Suspension.

Die Menge der Partikel in der dispersen Phase wird als disperse Phase bezeichnet. Das Medium, in dem die Teilchen verteilt sind, heißt kontinuierliche Phase.

Beispiele für Kolloide

• Wolke: Wasser (flüssig) in Luft (Gas)
• Bimsstein: Luft (Gas) in Feststoff
• Rasierschaum: Gas in Flüssigkeit
• Mayonnaise: Flüssigkeit in Feststoff

Wenn beide Phasen flüssig sind, wird die kolloidale Substanz als Emulsion bezeichnet.

Man kann experimentell testen, ob ein Gemisch ein Kolloid oder eine Lösung ist, indem man einen Lichtstrahl durch die Mischung schickt. Wenn das Licht ungehindert durch den Stoff tritt, handelt es sich um eine Lösung.