Aggregatzustände

Guten Tag und herzlich willkommen!
In diesem geht es um Aggregatzustände.
Als Vorkenntnisse für dieses Video solltet ihr bereits solides Wissen über die Atome, Moleküle, die chemische Bindung, deren Varianten, die Metallbindung, kovalente Bindung und die Ionenbindung mitbringen. Außerdem solltet ihr bereits recht gut vertraut sein mit dem Periodensystem der Elemente (PSE). Ziel des Videos ist es, euch die Unterschiede zwischen den drei Aggregatzuständen näherzubringen. Ich möchte euch flüchtige und feste chemische Elemente im Periodensystem der Elemente zeigen. Außerdem möchte ich die verschiedenen Phasenübergänge mit den korrekten wissenschaftlichen Namen benennen.
Das Video ist wie folgt gegliedert: 1. Die drei Aggregatzustände. 2. Flüchtige Elemente im PSE. 3. Kinetische Energie und Aggregatzustand. 4. Phasenumwandlung.
1. Die drei Aggregatzustände: Bekanntlicherweise kann man die Materie nach drei Aggregatzuständen unterteilen, in gasförmige, flüssige und feste Stoffe. Die Abkürzungen für diese drei Aggregatzustände liefern die drei kleinen lateinischen Buchstaben g, l und s. Sie entstammen den ersten Buchstaben der drei englischen Wörter gaseous, liquid und solid. Betrachtet man das Volumen eines gasförmigen Stoffes, so stellt man fest, dass es sich leicht verändert. Flüssigkeiten und Feststoffe hingegen weisen innerhalb bestimmter Grenzen konstante Volumina auf. Betrachtet man die Form eines gasförmigen Stoffes, so sieht man, dass sie leicht verändert werden kann, wie man an den drei Heißluftballons sieht. Die Form von Flüssigkeiten ist ebenfalls nicht gleichbleibend. Sie hängt vom Gefäß ab, in dem sich die entsprechende Flüssigkeit befindet. Bei Feststoffen, wie diesem Stück Aluminiumblech, verhält es sich anders. Die Form ist innerhalb bestimmter Grenzen gleichbleibend.
Flüchtige Elemente im PSE: Unter flüchtigen Elementen wollen wir hier alle gasförmigen und flüssigen chemischen Elemente betrachten, die bei Raumtemperaturen in diesen Aggregatzuständen vorliegen. Die gasförmigen chemischen Elemente haben einen roten Hintergrund. Die flüssigen chemischen Elemente einen lilafarbenen Hintergrund. Gasförmige chemische Elemente sind: Wasserstoff aus der ersten Hauptgruppe, Helium aus der achten Hauptgruppe, Neon aus der achten Hauptgruppe, Argon, achte Hauptgruppe, Krypton, achte Hauptgruppe, Xenon, achte Hauptgruppe und Radon, ebenfalls achte Hauptgruppe.  Außerdem sind gasförmig: Das chemische Element Fluor aus der siebenten Hauptgruppe, Chlor, ebenfalls siebte Hauptgruppe. Der Sauerstoff aus der sechsten chemischen Hauptgruppe und der Stickstoff aus der fünften Hauptgruppe. Die beiden einzigen chemischen Elemente, die bei Raumbedingungen flüssig sind, sind das chemische Element Brom aus der siebten Hauptgruppe und das Metall Quecksilber aus der zweiten Nebengruppe. Cäsium und Gallium werden einige Grad Celsius höher flüssig. Daher habe ich sie auch aufgeführt, aber die Elementesymbole in Klammern gesetzt. Somit haben wir hier alle gasförmigen und flüssigen Elemente, das heißt alle flüchtigen Elemente des Periodensystems der Elemente aufgeführt. Die übrigen Elemente des PSE liegen bei Raumbedingungen alle im festen Aggregatzustand vor. Es ist zu bemerken, dass flüchtige Elemente nicht unbedingt Gase oder Flüssigkeiten sein müssen. Das chemische Element Jod, welches leicht aus dem festen Aggregatzustand in den gasförmigen übergeht, wird ebenfalls als flüchtig bezeichnet.
3. Kinetische Energie und Aggregatzustand: Nehmen wir zur Veranschaulichung ein Wassermolekül. Die kinetische Energie dieses Teilchens setzt sich zusammen aus der Translationsenergie, der Rotationsenergie und der Schwingungsenergie, auch Vibrationsenergie bezeichnet. Die Translationsenergie ist in gasförmigem Aggregatzustand groß, im flüssigen Aggregatzustand klein und bei Feststoffen entsprechend praktisch null. Bei der Rotationsenergie liegen entsprechende Verhältnisse vor. Bei Gasen ist sie groß, bei Flüssigkeiten kleiner und bei Feststoffen praktisch null. Allein die Schwingungsenergie Evib ist sowohl bei Gasen als auch Flüssigkeiten und Feststoffen gleichermaßen feststellbar. Das bedeutet somit, dass die kinetische Energie von den Gasen über die Flüssigkeiten zu den Feststoffen abnimmt. Die Ordnung des Teilchensystems nimmt in der Richtung vom Gas über die Flüssigkeit zur Festsubstanz zu. Genauso verhält es sich mit den Anziehungskräften zwischen den einzelnen Teilchen.
Schließlich möchte ich noch einige Worte über die Phasenübergänge zwischen den einzelnen Aggregatzuständen sagen. Als Beispiel möchte ich Wasser verwenden, das bekanntlichermaßen bei Raumbedingungen in flüssigem Aggregatzustand vorliegt. Festes Wasser bezeichnen wir als Eis und gasförmiges Wasser ist unter dem Namen Wasserdampf bekannt. Den Übergang vom Eis zum Wasser bezeichnet man als Schmelzen, den umgekehrten Vorgang als Erstarren. Der Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustand wird als Verdampfen bezeichnet. Er kann in zwei Modifikationen ablaufen, als Sieden oder als Verdunsten. Der umgekehrte Vorgang, der Übergang vom gasförmigen Wasser zum flüssigen wird als Kondensieren bezeichnet. Den Übergang vom festen Eis zum gasförmigen Wasserdampf nennt man Sublimieren. Der umgekehrte Phasenübergang von Gas zu fest wird häufig vergessen. Merkt ihn euch gut! Man nennt diesen Vorgang Resublimieren. Die mit roten Strichen und roter Farbe gekennzeichneten Prozesse laufen bevorzugt ab, wenn die Temperatur erhöht wird und der Druck vermindert. Die umgekehrten Prozesse, hier mit blauer Farbe gekennzeichnet, laufen bevorzugt ab, wenn die Temperatur vermindert wird und der Druck sich erhöht.
Ich danke für die Aufmerksamkeit, alles Gute - auf Wiedersehen!