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Tutorial MenueChemie für MedizinerLerneinheit 5 von 19

Chemie für Mediziner: Heterogene Gleichgewichte

Energie der Teilchen in den Aggregatzuständen

In den Abbildungen ist die mikroskopische Anordnung der Teilchen eines Stoffes schematisch dargestellt. Im gasförmigen Aggregatzustand füllen die Teilchen (Moleküle oder Atome) das zur Verfügung stehende Volumen gleichmäßig aus. Es liegt keine räumliche Ordnung vor. Im flüssigen Aggregatzustand besitzen die Teilchen in kleinen Bezirken eine Ordnung, die als Nahordnung bezeichnet wird. Die Teilchen sind aber leicht gegeneinander verschiebbar. Den höchsten Ordnungsgrad besitzt ein Stoff im festen Aggregatzustand. Die Teilchen sind räumlich fixiert.

Abb.1
gasförmig
Abb.2
flüssig
Abb.3
fest

Warum befindet sich ein Stoff wie Wasser bei Raumtemperatur im flüssigen und nicht im gasförmigen oder im festen Aggregatzustand? Zwei Eigenschaften der Teilchen müssen zu der Beantwortung dieser Frage betrachtet werden:

  • die Teilchen besitzen kinetische Energie (Ek) und
  • sie stehen in Wechselwirkung ( E W W : Wechselwirkungsenergie).

Die kinetische Energie eines einzelnen Moleküls oder Atoms mit der Masse m und der Geschwindigkeit v ist durch Ek = ½·m· v 2 gegeben.Die Wechselwirkungsenergie E W W wird durch Ladung und Abstand der Teilchen bestimmt. Je größer die Ladung und je kleiner der Abstand desto höher ist E W W und auch die daraus abgeleiteten Anziehungskräfte. Zusätzlich können weitere Anziehungskräfte wirksam werden.

Hinweis
In welchem Aggregatzustand sich nun ein Stoff bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck befindet, hängt davon ab, wie groß die kinetische Energie im Vergleich zur Wechselwirkungsenergie der Teilchen ist.
Tab.1
GasFlüssigkeitFestkörper
Verhältnis Ek : E W W Ek >> E W W Ek E W W Ek < E W W
Folge:Teilchen bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit in dem zur Verfügung stehenden Volumen.Teilchen stehen in Wechselwirkung mit umliegenden Teilchen, besitzen aber noch genügend Ek, um sich frei gegeneinander zu bewegen.Einfluss der Anziehungskräfte dominiert. Beweglichkeit der Teilchen ist auf Schwingungen gegeneinander begrenzt.
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