Die Aggregatzustände von Stoffen

Die Aggregatzustände von Stoffen Übung

• Charakterisiere die Aggregatzustände.

  Tipps

  Im festen Zustand herrschen starke Anziehungskräfte.

  Jedem Bild müssen je zwei Textelemente zugeordnet werden.

  Lösung

  Stoffe können in drei Aggregatzuständen vorliegen: fest, flüssig und gasförmig.

  • Im festen Zustand sind die Teilchen eng beieinander, weil starke Anziehungskräfte zwischen den Teilchen herrschen. Ein Beispiel dafür ist Eis.
  • Im flüssigen Zustand sind die Teilchen lockerer verbunden. Sie können sich verschieben, weil die Anziehungskräfte weniger stark sind, zum Beispiel bei Wasser.
  • Im gasförmigen Zustand sind die Teilchen völlig frei beweglich, weil es zwischen ihnen nur noch sehr geringe Anziehungskräfte gibt. Das ist beispielsweise bei Wasserdampf der Fall.

• Vervollständige das Schaubild über die Phasenumwandlung.

  Tipps

  Wenn Eis schmilzt, dann wird es flüssig.

  Wenn Wasserdampf (= gasförmig) kondensiert, dann wird er flüssig.

  Lösung

  Stoffe können in drei Aggregatzuständen vorliegen: fest, flüssig und gasförmig.

  Damit ein Stoff vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, müssen die Teilchen die bestehenden Anziehungskräfte überwinden. Das schaffen sie mihilfe von zugeführter thermischer Energie, also Wärme, die die Teilchen in Bewegung bringt: Temperatur und Teilchenbewegung hängen direkt zusammen.

  Wenn ein Stoff seinen Aggregatzustand verändert, dann wird das auch als Phasenumwandlung bezeichnet:

  • Den Übergang von fest zu flüssig nennt man schmelzen, umgekehrt heißt er erstarren.
  • Den Übergang von flüssig zu gasförmig nennt man sieden oder verdampfen, umgekehrt heißt er kondensieren.
  • Den Übergang von fest zu gasförmig nennt man sublimieren, umgekehrt heißt er resublimieren.

• Beschreibe die drei Aggregatzustände.

  Tipps

  Je größer die Anziehungskraft, desto enger liegen die Teilchen beieinander.

  Lösung

  Im festen Zustand liegen die Teilchen eng beieinander. Sie sitzen auf festen Plätzen, die sie nicht verlassen können. Es herrschen starke Anziehungskräfte zwischen den Teilchen. Deshalb behalten Feststoffe von selbst ihre Form bei und ihr Volumen ändert sich nicht.

  Im flüssigen Zustand sind die Teilchen hingegen lockerer verbunden. Sie können sich gegeneinander verschieben, weil die Anziehungskräfte weniger stark sind. Darum nehmen Flüssigkeiten die Form ihres Behältnisses an oder fließen auseinander. Das Volumen der Flüssigkeit ändert sich dabei aber in der Regel nicht.

  Erst im gasförmigen Zustand sind die Teilchen frei beweglich. Es gibt nur noch sehr geringe Anziehungskräfte zwischen ihnen. Deswegen strömen sie auseinander und nehmen sowohl die Form als auch das gesamte Volumen des Behältnisses oder des Raumes ein, der zur Verfügung steht.

• Erkläre das Phänomen, dass Wasser auf einem hohen Berg bei niedrigerer Temperatur siedet.

  Tipps

  Es hat mit dem Umgebungsdruck zu tun.

  Lösung

  Neben der Temperatur ist bei den Phasenumwandlungen auch der Umgebungsdruck entscheidend:
  Ist der Druck geringer, schmelzen und verdampfen Stoffe bereits bei niedrigeren Temperaturen.
  Wasser siedet auf dem Mount Everest schon bei 70 Grad Celsius, weil dort der Luftdruck deutlich geringer ist.

• Vergleiche die drei Aggregatzustände.

  Tipps

  • Eis = festes Wasser

  Jedem Begriff müssen je zwei Bilder zugeordnet werden.

  Lösung

  Im festen Zustand liegen die Teilchen eng beieinander. Sie sitzen auf festen Plätzen, die sie nicht verlassen können.
  Ein Beispiel dafür ist Eis.

  Im flüssigen Zustand sind die Teilchen hingegen lockerer verbunden. Sie können sich gegeneinander verschieben, weil die Anziehungskräfte weniger stark sind.
  Ein Beispiel dafür ist Wasser.

  Im gasförmigen Zustand sind die Teilchen frei beweglich. Es gibt nur noch sehr geringe Anziehungskräfte zwischen ihnen, weshalb sie auseinanderströmen.
  Ein Beispiel dafür ist Wasserdampf.

• Bestimme die Aggregatzustände der Stoffe bei Raumtemperatur.

  Tipps

  Wenn ein Stoff bei einer Temperatur unter $23\,\pu{°C}$ schmilzt, dann ist er bei Raumtemperatur flüssig.

  Wenn ein Stoff bei einer Temperatur unter $23\,\pu{°C}$ siedet, dann ist er bei Raumtemperatur gasförmig.

  Lösung

  Anhand des Schmelzpunktes sowie des Siedepunktes eines Stoffes kann man dessen Aggregatzustand bei Raumtemperatur bestimmen. Denn diese beträgt etwa $23\,\pu{°C}$.

  Methanol
  

  • Schmelzpunkt: $-98\,\pu{°C}$
  • Siedepunkt: $65\,\pu{°C}$

  Methanol ist bei Raumtemperatur flüssig, da es bereits bei $-98\,\pu{°C}$ schmilzt, jedoch erst bei $65\,\pu{°C}$ siedet.

  Chlor
  

  • Schmelzpunkt: $-102\,\pu{°C}$
  • Siedepunkt: $-34\,\pu{°C}$

  Chlor ist bei Raumtemperatur gasförmig, da es bereits bei $-34\,\pu{°C}$ siedet.

  Natrium
  

  • Schmelzpunkt: $98\,\pu{°C}$
  • Siedepunkt: $883\,\pu{°C}$

  Natrium ist bei Raumtemperatur fest, da es erst bei $883\,\pu{°C}$ siedet.

  Ammoniak
  

  • Schmelzpunkt: $-78\,\pu{°C}$
  • Siedepunkt: $-33\,\pu{°C}$

  Ammoniak ist bei Raumtemperatur gasförmig, da es bereits bei $-33\,\pu{°C}$ siedet.

  Quecksilber
  

  • Schmelzpunkt: $-39\,\pu{°C}$
  • Siedepunkt: $357\,\pu{°C}$

  Quecksilber ist bei Raumtemperatur flüssig, da es bereits bei $-39\,\pu{°C}$ schmilzt, jedoch erst bei $357\,\pu{°C}$ siedet.