Plasma wird manchmal auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet und besteht aus ionisiertem Gas, in dem ein oder mehrere Elektronen nicht an ein Molekül oder Atom gebunden sind. Sie werden vielleicht nie eine so exotische Substanz beobachten, aber Sie begegnen täglich Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen. Viele Faktoren beeinflussen, in welchem dieser Zustände Materie existiert.
Intermolekulare Kräfte am Werk
Atome, die Grundbausteine der Materie, verbinden sich zu Molekülen wie Wasser. Intermolekulare Kräfte (IMF) zwischen Molekülen helfen, die Phase einer Substanz zu bestimmen. Wenn der IMF schwach ist, ist eine Substanz normalerweise ein Gas, wenn der Atmosphärendruck 1 atm (eine Einheit des Standard-Atmosphärendrucks) und die Temperatur 25 Grad Celsius (77 Fahrenheit) beträgt. Umgekehrt wird die Substanz bei demselben Druck und derselben Temperatur wahrscheinlich ein Feststoff sein, wenn der IWF stark ist.
Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase und Partikel
Verschiedene Phasen der Materie verhalten sich auf einzigartige Weise. In einem Festkörper ist die Anziehung zwischen Teilchen größer als ihre Bewegungsenergie – Teilchen sind sich auch nahe. Teilchen in Flüssigkeiten sind sich nahe, aber ihre Bewegungs- und Anziehungsenergie ist ungefähr gleich. Schließlich sind Gasteilchen weit voneinander entfernt und ihre Anziehungsenergie ist geringer als ihre Bewegungsenergie.
Phasenübergänge
Temperatur, Druck und die Zusammensetzung eines Stoffes beeinflussen den Phasenwechsel. Ein Phasendiagramm zeigt die Phasen, die verschiedene Stoffe bei verschiedenen Temperaturen und Drücken annehmen. Verdampfung, Kondensation, Sublimation, Abscheidung, Gefrieren und Schmelzen sind einige der Möglichkeiten, wie Phasenänderungen auftreten. Verdampfung geschieht, wenn Flüssigkeit zu Gas wird, während Kondensation den Prozess beschreibt, bei dem Gas wieder flüssig wird. Wenn Wasser verdampft, tritt Verdampfung auf und Wasserdampf kann durch Kondensieren in den flüssigen Zustand zurückkehren. Einige Stoffe wie festes Kohlendioxid (Trockeneis) können direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen – Wissenschaftler nennen dies Sublimation. Die Abscheidung ist der umgekehrte Vorgang – ein Gas umgeht den flüssigen Zustand und wird fest. Das Gefrieren ändert sich von flüssig zu fest und das Schmelzen ändert sich von fest zu flüssig.
Phasenunterschiede
Ein Stoff kann durch Sieden von flüssig in gasförmig, durch Gefrieren von flüssig in fest und durch Schmelzen von fest in flüssig übergehen. Eis, flüssiges Wasser und Wasserdampf können aus den gleichen Molekülen bestehen, unterscheiden sich jedoch in mehreren wichtigen Punkten. Es ist beispielsweise schwierig, einen Feststoff oder eine Flüssigkeit in hohem Maße zu komprimieren, aber Sie können ein Gas leicht komprimieren. Flüssigkeiten und Gase nehmen die Form ihrer Behälter an, Feststoffe jedoch nicht. Gase haben eine zusätzliche Ausdehnungsfähigkeit, wenn sie die Form eines Behälters annehmen und sich dem Volumen des Behälters anpassen.