Was sind die sechs Prozesse eines Phasenwechsels?

Eine Phasenänderung oder ein Übergang tritt auf, wenn eine Substanz auf molekularer Ebene eine Zustandsänderung erfährt. Bei den meisten Stoffen führen Temperatur- oder Druckänderungen zu einem Stoffphasenwechsel. Es gibt mehrere Prozesse der Phasenänderung, einschließlich Fusion, Erstarrung, Verdampfung, Kondensation, Sublimation und physikalische Dampfabscheidung.

Fusion tritt auf, wenn ein Stoff von einem Feststoff in eine Flüssigkeit übergeht. Vor dem Schmelzen halten starke intermolekulare Bindungen oder Anziehungen die Atome, Moleküle oder Ionen, die einen festen Stoff bilden, in fester Form fest zusammen. Beim Erhitzen gewinnen die Teilchen genug kinetische Energie, um die Bindungen, die sie zusammenhalten, zu überwinden und mobil zu werden. Dies führt zur Verschmelzung der Substanz.

Erstarrung tritt auf, wenn ein Stoff von einer Flüssigkeit in einen Feststoff übergeht. Im flüssigen Zustand besitzen die Teilchen einer Substanz genügend kinetische Energie, um sich in unmittelbarer Nähe zueinander zu bewegen. Bei einem Temperaturabfall verlieren die Teilchen ihre kinetische Energie und schließen sich zusammen. Nach und nach setzen sich die Partikel in einer festen Position ab, wodurch die Substanz Gestalt annimmt und fest wird.

Verdampfung tritt auf, wenn ein Stoff von einer Flüssigkeit in ein Gas übergeht. Die Moleküle in einer Flüssigkeit sind in ständiger Bewegung, während sie aufgrund intermolekularer Kräfte relativ nahe beieinander bleiben. Bei einer Temperaturerhöhung nimmt auch die kinetische Energie der Moleküle zu. Diese Temperaturerhöhung ermöglicht es den Molekülen, kinetische Energie zu gewinnen und die intermolekularen Kräfte zu überwinden, was zur Verdampfung der Substanz führt.

Kondensation tritt auf, wenn ein Stoff von einem Dampf in eine Flüssigkeit übergeht. In einem Dampf befinden sich Moleküle mit hoher und niedriger kinetischer Energie, die oft mit Oberflächen und miteinander kollidieren. Wenn Moleküle mit niedriger kinetischer Energie kollidieren, sorgen intermolekulare Kräfte dafür, dass sie zusammenkleben. Wenn die Temperatur sinkt, nimmt auch die kinetische Energie der Moleküle ab, wodurch die Moleküle zusammenkleben und zu Kondensation führen.

Sublimation tritt auf, wenn ein Stoff von einem Feststoff in ein Gas übergeht. Durch Temperaturerhöhungen steigt auch die kinetische Energie der Teilchen. Dadurch können die Teilchen die intermolekularen Kräfte überwinden und werden mobil. Ein niedriger Druck erhöht auch die kinetische Energie der Partikel. Wenn die Partikel aus dem Feststoff entweichen und sich als Gas verteilen, tritt Sublimation auf.

Physikalische Gasphasenabscheidung tritt auf, wenn ein Stoff von einem Gas in einen Feststoff übergeht. In Niederdrucksituationen entwickeln sich auf verschiedenen Oberflächen durch Plasmasputterbeschuss oder Hochtemperatur-Vakuumverdampfung dünne Filme aus verdampften Materialien.