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Physikalische Eigenschaften von Stoffen

Die Wahl eines Gegenstandes wird immer durch seine physikalischen Eigenschaften bestimmt.

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Was sind Stoffeigenschaften?

Es gibt unzählige unterschiedlichste Stoffe, welche stoffspezifische Eigenschaften besitzen. Du hast sicherlich selbst schon einen Stoffsteckbrief angefertigt.

Dort wird reines Wasser beschrieben als Stoff, der

  • bei 20°C Raumtemperatur flüssig ist,
  • bei 0°C gefriert und fest wird,
  • 100°C verdampft und gasförmig wird,
  • nicht brennbar ist,
  • den elektrischen Strom nicht leitet,
  • Wärme eher schlecht leitet,
  • viel Wärme speichert,
  • genau 1 Kilogramm bei einem Volumen von 1 Liter besitzt,
  • unbegrenzt mischbar mit Alkohol ist und
  • sich nicht mit Fett oder Öl mischen lässt.

Bis auf die Brennbarkeit eines Stoffes, sind dies alles physikalische Stoffeigenschaften.

Die Aggregatzustände

Du lernst in der Schule zunächst drei Aggregatzustände (Phasen) kennen: die Zustände fest, flüssig und gasförmig, mit den Phasenübergängen schmelzen, verdampfen, kondensieren und erstarren. Zudem wirst du dich auch mit dem Sublimieren und Resublimieren beschäftigen. Hier wird die flüssige Phase jeweils übersprungen.

Aggregatzustände.jpg

Die Dichte

Die Dichte sagt dir, wie schwer ein bestimmtes Volumen eines bestimmten Stoffes ist. So würde ein Kilogramm Federn viel mehr Raum benötigen als ein Kilogramm Eisen. Die Dichte $\varrho$ oder $\rho$ wird zumeist mit der Einheit g/cm³ oder kg/m³ angegeben. Der Vergleichswert ist hier die Dichte von Wasser. Dabei gilt, dass die Dichten von Gasen auf der Erde immer niedriger sind als die Dichten von Flüssigkeiten oder Feststoffen.

Phasendiagramme

Ein Phasendiagramm zeigt dir, wie sich ein Stoff bei sich ändernder Temperatur und/oder Druck verhält. In dem Diagramm findest du die Aggregatzustände und die Grenzen an denen sie ineinander übergehen. Besonders sind:

  • der Schnittpunkt der Phasengrenzen, der Tripelpunkt. An diesem besonderen Punkt liegen alle drei Phasen (Aggregatzustände) gleichzeitig vor.
  • der kritische Punkt, dieser ist das Ende der Verdampfungskurve. Hier gleichen sich die Dichte von Flüssigkeit und Gas so stark an, dass man sie nicht mehr unterscheiden kann. Dies ist der vierte Aggregatzustand, das Plasma oder die überkritische Phase.

Phasendiagramme.jpg

Wasser zeigt hier zudem eine Besonderheit. Wasser gefriert bei 0°C besitzt aber bei 4°C seine größte Dichte, daher schwimmt auch Eis auf dem Wasser. Dies ist die sogenannte Dichteanomalie des Wassers.

Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes gibt an, wie viel eines Stoffes man bei einer bestimmten Temperatur in einem bestimmten Lösungsmittel auflösen kann, ohne das sich ein Rückstand bildet. Diese Größe ist besonders für Salze wichtig.