Aggregatzustände: Fest, flüssig und gasförmig

Wissen über die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig ist notwendig, um für die Grundlagen der Chemie ein Verständnis aufbauen zu können. In diesem Artikel beschäftigen wir uns mit diesen drei Aggregatzuständen. Anschließend wenden wir dieses Wissen in Bezug auf Wasser an.

Das Wort Aggregatzustand haben viele Menschen schon einmal gehört. Mit diesem Wort bezeichnet man den physikalischen Zustand eines Stoffes. Es gibt drei klassische Aggregatzustände: Fest, flüssig und gasförmig. Welcher Aggregatzustand vorliegt, hängt von den Eigenheiten des Stoffes, der Temperatur und dem Umgebungsdruck ab.

Prinzipiell kann man sagen, dass Stoffe im Aggregatzustand "fest" die größte Dichte besitzen, welche etwa 5-10 Prozent höher als die der jeweiligen Flüssigkeit ist. Wirkt keine äußere Kraft auf den Stoff ein, behält er seine Form bei. Im flüssigen Zustand hingegen, passt sich der Stoff in seiner Form der Umgebung an. Beispiel: Kaffee passt sich der Form der Innenwände eines Glases an und fließt immer zum tiefsten Punkt. Dies gilt auch in der Natur: Flüsse fließen stets den Berg runter.

Nach fest und flüssig fehlt nun noch der Aggregatzustand "gasförmig". Erhitzt man eine Flüssigkeit sehr stark, wird sie irgendwann verdampfen, sprich sie "geht in die Luft über". Als Gas weisen die Stoffe die niedrigste Dichte auf. Diese ist bis zu tausendmal kleiner als die der Feststoffe. Aus diesem Grund kann man gasförmige Stoffe auch sehr stark komprimieren. In diesem Aggregatzustand besitzt der Stoff keine fest Oberfläche.  Deshalb sind farblose Gase unsichtbar.

Aggregatzustände und Teilchenmodell

In der Chemie wird regelmäßig mit so genannten Modellen gearbeitet. Dabei handelt es sich um eine "Vorstellung" davon, wie man sich bestimmte Aufbauweisen und Eigenschaften klar machen kann. Die Modelle sollen Menschen helfen, sich viele Dinge besser vorstellen zu können. Um die Eigenschafen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen etwas besser beschreiben zu können, möchten wir euch hier das Teilchenmodell vorstellen.

Beim Teilchenmodell geht man davon aus, dass ein Stoff aus kleinen Kugeln besteht. In der Wirklichkeit sind zwar diese kleinsten Teilchen (Atome, Moleküle oder Ionen) von anderer Form, aber für die Erklärung der drei Aggregatzustände reicht es aus, die Teilchen als kleine, runde Kugeln anzusehen.

Die Bewegung der Teilchen der drei Zustände ist ein Maß für die Temperatur des Stoffes. Die Art der Bewegung ist in den drei Aggregatzuständen jedoch völlig unterschiedlich. Im Gas bewegen sich die Teilchen geradlinig ( so wie z.B. Billardkugeln ), bis sie mit einem anderen oder mit der Gefäßwand zusammen stoßen. In der Flüssigkeit müssen sich die Teilchen durch Lücken zwischen ihren Nachbarn hindurch zwängen.  Im Festkörper bewegen sich die Teilchen nur wenig um ihre Ruhelage.

Aggregatzustände des Wassers

Wir haben nun die drei Aggregatzustände kennen gelernt. Nun soll dieses Wissen anhand des Wassers angewendet werden. Dabei sollte zunächst jedem klar sein, dass Eis des feste Zustand des Wassers ist, flüssig ist flüssig und der Wasserdampf stellt die gasförmige Form des Wassers dar. Bei normalem Luftdruck ist Wasser unter 0 Grad Celsius im festen Zustand. Zwischen 0 Grad und 100 Grad ist es flüssig. Ab 100 Grad wird es gasförmig. Geht man nun aber auf einen hohen Berg, so wird Wasser schon bei niedrigeren Temperaturen gasförmig.

Wasser stellt in vielerlei Hinsicht eine Ausnahme dar: Es hat bei 4 Grad Celsius seine größte Dichte. Wasser ist zu dem einer der wenigen Stoffe, die sich beim Erstarren ausdehnen.  Neben den chemischen Eigenschaften ist Wasser auch ein extrem wichtiger Stoff für die Erde und auch die Menschheit: Der größte Teil der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt. Und ohne Wasser hätten wir nichts zu trinken und würden verdursten.

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