Aggregatszustände

Hey Nerds!

Heute beantworte ich eure Fragen zum Thema Aggregatszustand. Warum schmilzt Eis? Was gibt es für Fomrmen von Wasser? Was ist ein Phasendiagramm?

3 Aggregatszustände von Wasser

Wir alle lieben Eis zum Schlecken, Wolken aus Dampf, die uns an heißen Tagen Schatten bescheren und das Meer zum Reinspringen und Baden. Und im Winter zeigt sich festes Wasser als Schneeflöckchen von seiner schönsten Seite. Doch warum gibt es den Stoff Wasser, der immer aus den gleichen Molekülen besteht (H2O), in so vielen Formen?

Diese verschiedenen Formen sind im Phasendiagramm (Bild 1) abgebildet. Verändert sich der Druck oder die Temperatur, so liegt Wasser entweder als Feststoff (hoher Druck oder niedrige Temperatur), Flüssigkeit oder Gas (niedriger Druck oder hohe Temperatur) vor. Die Linien, die Du im Diagramm siehst, sind die sogenannten Phasengrenzen. An diesen Linien ändert der Stoff seinen Aggregatszustand. Bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck, am sogenannten Tripelpunkt, liegen sogar alle 3 Phasen gleichzeitig vor! Und am kritischen Punkt entsteht eine kritische Phase, die weder gasförmig noch flüssig ist! Das geht aber nur bei wirklich hohen Drücken und Temperaturen...

Bild 1: Sogenanntes Phasendiagramm, das den Existenzbereich der verschiedenen Aggregatszustände eines Stoffes darstellt.

Strukturunterschiede

Wenn aber alle Phasen eines Stoffes aus den gleichen Molekülen oder Atomen bestehen, warum unterscheiden sie sich denn dann überhaut voneinander? Um das zu verstehen, musst Du wissen, dass Atome sich ständig bewegen. Und zwar mehr, je wärmer es ist. Deshalb können im Feststoff bei Niedrigtemperatur richtig geordnete Strukturen entstehen, aber bei hohen Temperaturen hüpfen die Atome oder Moleküle so sehr hin und her, dass echte Bindungen nicht mehr möglich sind. Die folgenden Bilder zeigen das am Beispiel vom Wasser. Ein rot-weißes "Bärchen" stellt immer ein Wassermolekül dar, das aus einem Sauerstoff(rot)- und zwei Wasserstoff(weiß)atomen besteht.

Bild 2: Der Feststoff und die Struktur von Eis. Zwischen den Molekülen bilden sich starke Wechselwirkungen, die sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen aus. Dadurch entsteht ein Festkörper.

Bild 3: Struktur von Wasser als Flüssigkeit. Die Wasserstoffbrückenbindungen sind noch da, aber schwächer und Ketten von Wassermolekülen kann man gegeneinander verschieben, sodass das flüssige Wasser fließen kann.

Im Gas bestehen gar keine Wechselwirkungen mehr zwischen den Wassermolekülen. Sie sehen sich nicht mal mehr gegenseitig! Deshalb brauchen Gase auch sehr viel Platz, ihre Dichte ist sehr gering.

Ich hoffe, Du hast nun den Unterschied verstanden zwischen den Aggregatszuständen! Hochaufgelöste Abbildungen gibt es wie immer kostenlos zur Verwendung in Referaten, Arbeitsblättern etc. in der Bibliothek!

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Und bis nächsten Samstag. Dann schauen wir uns ein neues spannendes Thema an!