3.14:

Zustände der Materie

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Anatomy and Physiology
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JoVE Core Anatomy and Physiology
States of Matter
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01:20 min
June 23, 2023

Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase sind die drei Aggregatzustände, die auf der Erde üblich sind. Ein Festkörper ist starr und besitzt eine bestimmte Form. Eine Flüssigkeit fließt und nimmt die Form ihres Behälters an, außer dass sie eine flache oder leicht gekrümmte Oberseite bildet, wenn sie von der Schwerkraft beeinflusst wird. Sowohl flüssige als auch feste Proben haben Volumina, die nahezu unabhängig vom Druck sind. Ein Gas nimmt sowohl die Form als auch das Volumen seines Behälters an.

Wissenschaftler haben einen vierten Materiezustand, das Plasma, entdeckt, der natürlicherweise im Inneren von Sternen vorkommt. Ein Plasma ist ein gasförmiger Materiezustand, der eine beträchtliche Anzahl elektrisch geladener Teilchen enthält. Das Vorhandensein dieser geladenen Teilchen verleiht den Plasmen einzigartige Eigenschaften, die ihre Einstufung als ein von Gasen getrennter Materiezustand rechtfertigen. Neben Sternen kommen Plasmen auch in einigen anderen Hochtemperaturumgebungen (sowohl natürlichen als auch menschengemachten) vor, wie z. B. Blitzeinschläge, bestimmte Fernsehbildschirme und spezielle Analyseinstrumente, die zum Nachweis von Spuren von Metallen verwendet werden.

Einige Materieproben scheinen eine oder mehrere Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen gleichzeitig zu haben. Dies kann der Fall sein, wenn die Probe aus vielen kleinen Stücken besteht. Zum Beispiel können wir Sand gießen, als wäre er eine Flüssigkeit, weil er aus vielen kleinen Körnern festen Sandes besteht. Materie kann auch Eigenschaften von mehr als einem Zustand haben, wenn es sich um ein Gemisch handelt, z. B. bei Wolken. Wolken scheinen sich ähnlich wie Gase zu verhalten, sind aber Mischungen aus Luft (Gas) und winzigen Wasserteilchen (flüssig oder fest).

Die Unterschiede in den Eigenschaften eines Festkörpers, einer Flüssigkeit oder eines Gases spiegeln die Stärke der Anziehungskräfte zwischen den Atomen, Molekülen oder Ionen wider, aus denen jede Phase besteht. In welcher Phase sich eine Substanz befindet, hängt von den relativen Ausdehnungen ihrer intermolekularen Kräfte (IMFs) und den kinetischen Energien (KE) der Moleküle ab. Partikel in einem Festkörper sind dicht gepackt und oft in einem regelmäßigen Muster angeordnet. In einer Flüssigkeit liegen sie dicht beieinander, ohne dass es eine regelmäßige Anordnung gibt. In einem Gas sind sie weit voneinander entfernt und es gibt keine regelmäßige Anordnung. Partikel in einem Festkörper schwingen um feste Positionen und bewegen sich in der Regel nicht zueinander. In einer Flüssigkeit bewegen sie sich aneinander vorbei, bleiben aber in ständigem Kontakt. In einem Gas bewegen sie sich unabhängig voneinander, es sei denn, sie kollidieren.

Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 1.2: Phasen und Klassifikation der Materie und <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/10-1-intermolecular-forces">Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 10.1: Intermolekulare Kräfte