Aggregatzustände
Chemie ist die Lehre von Stoffen und deren Veränderung. Der Begriff „Stoff“ ist ein sehr allgemeiner Begriff. Zuerst können wir Stoffe aufgrund ihres Aggregatzustandes unterscheiden. Die klassischen Aggregatzustände sind fest (s), flüssig (l) und gasförmig (g). Die Abkürzungen, die in Klammern hinter den Bezeichnungen stehen, kommen aus dem Englischen und bedeuten: s= solid, l= liquid, g= gas. In den weiteren Kapiteln, z.B. bei den verschiedenen Reaktionstypen, erscheinen diese Abkürzungen noch öfter, somit sollten sie schon hier gelernt werden. In Abb. 1 ist der Zusammenhang zwischen den verschiedenen Phasen sowie die Übergänge zwischen ihnen dargestellt.
Jeder Stoff besteht aus vielen Bausteinen, die irgendwie miteinander verbunden sind. Jeder Baustein kann auf eine Summenformel heruntergebrochen werden, die die Zusammensetzung des Bausteins widerspiegelt, z.B. Wasser= H2O. Je nach Aggregatzustand sind Stärke und Art dieser Bindung zwischen den Bausteinen unterschiedlich. Bei Feststoffen (s) haben wir eine feste Form und ein konstantes Volumen. Die Bausteine sind symmetrisch angeordnet und haben untereinander einen ganz bestimmten Abstand (grüne Striche in der Abb. 1). Sie bilden ein symmetrisches Gitter. Die meisten Feststoffe haben eine charakteristische Siedetemperatur (Siedepunkt= Sdp). Diese erreicht man, indem man dem Festkörper, Energie i.d.R. in Form von Wärme zuführt. Somit erhöht man die Temperatur (T) des Körpers und die festen Bindungen zwischen den Bausteinen werden gelockert. Durch die Temperaturerhöhung erhöht man die Energie der Bausteine, hier die Bewegungsenergie, die als kinetische Energie (Ekin) bezeichnet wird. Die Bausteine bewegen sich umso stärker je höher die Temperatur ist und bei einer bestimmten Temperatur ist die Bewegung so groß, dass die Bindungen gebrochen werden und man einen Phasenübergang beobachtet. Dies bedeutet wir sehen den Feststoff schmelzen. Flüssigkeiten (l) haben zwar keine festen Bindungen mehr zwischen den Bausteinen und somit keine feste Form, jedoch herrschen zwischen den Bausteinen Wechselwirkungen, die ein festes Volumen (V) der Flüssigkeit gewährleisten. Die Bausteine sind sich noch nah genug, um miteinander zu wechselwirken. Durch weitere Erhöhung der Temperatur erfolgt ein weiterer Phasenübergang, nämlich das Sieden. Die zugeführte Energie bewirkt, dass die Wechselwirkungen zwischen den Bausteinen aufgelöst werden und ein Gas (g) entsteht. Gase haben keine feste Form und auch kein festes Volumen. Sie füllen den Raum aus, der ihnen angeboten wird. Alle Phasenumwandlungen lassen sich durch Energieentzug (= Abkühlung) des Systems rückgängig machen.
Merke
Fest (s), flüssig (l) und gasförmig (g). Übergänge durch Temperaturerhöhung oder –erniedrigung des Systems.
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