Die Aggregatzustände

Inhalt

• Die drei Aggregatzuständen: – Gasförmig– Flüssig– Fest

• Bindung durch Coulomb Kräfte:– Isotrope Bindung (Metall, Ionenbindung)– Bindung mit Vorzugsrichtung: kovalente

Bindung • Anregungsenergie zum Umbau der Atome liefert

die Temperaturbewegung

Wechselwirkungskräfte zwischen den Bausteinen der Materie

Kräfte Beschreibung Beispiel

Van der Waals Bindung

Isotrope, kurzreichweitige schwache Bindungskraft zwischen allen Atomen

Reale Gase, Bindung in Kristallen der Edelgase

Coulomb Kraft

Isotrope, langreichweitige Wechselwirkung

zwischen Ladungen, im Atom zwischen Kern und

Elektronen, im Kristall zwischen Ionen, (z. B.

NaCl Kristall)

Kern und ElektronenNaCl-Kristall

Kovalente Bindung

Gerichtete Bindung durch gemeinsame Elektronen

Si-Kristall, organische Moleküle

Metall Bindung

Isotrope Bindung der Metallatome mit freien

Elektronen im „Elektronengas“

Alle metallischen Leiter

Aggregatzustände und Eigenschaften

Gas FlüssigkeitFester Körper

Kompressibilität Hoch Klein Klein

Antwort auf Formveränderung

Viskoses Fließen Elastizität

Dichte* ~0,001 g/cm3 ~ 1g/cm3

*bei Normaldruck und20°C

Im Festkörper gilt das „Hookesches Gesetz“

• sowohl bei Dehnung

• als auch bei Verdichtung

F F

F F

F

F

l

ll

Elastizität: Folge der zwischenatomaren Kräfte

Gase

• Gase setzen der Dehnung keine anziehende Kraft entgegen

F F

Flüssigkeiten

• Sehr kleine Kräfte genügen zur Änderung der Form einer Flüssigkeit

Flüssigkeiten

• Aber: Die Vergrößerung der Oberfläche erfordert Energie: die Kraft ist die „Oberflächenspannung“

Festkörper und Flüssigkeiten• Die atomaren Baugruppen liegen in beiden

Aggregatzuständen auf Kontakt – deshalb sind beide praktisch inkompressibel

• Aber: Flüssigkeiten sind gegen Scherung bzw. Torsion instabil

Fest Flüssig

Zusammenfassung

• Es gibt Materie in drei Aggregatzuständen: – Gasförmig– Flüssig– Fest

• Zusätzlich:– Plasma– Bose-Einstein-Kondensate

• Coulomb Kräfte sind für die Bindung verantwortlich– Isotrope Bindung (Metall, Ionenbindung)– Bindung mit Vorzugsrichtung: kovalente Bindung

• Anregungsenergie zum Umbau liefert die Temperaturbewegung

Finis