Chemie · Klasse 5–6 · aktualisiert
Aggregatzustände im Teilchenmodell erklärt
Fest, flüssig, gasförmig: Du erklärst die drei Aggregatzustände mit dem Teilchenmodell und lernst alle sechs Übergänge kennen.
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Kurz gesagt
Der Aggregatzustand gibt an, ob ein Stoff fest, flüssig oder gasförmig ist. Im Teilchenmodell unterscheiden sich die Zustände darin, wie stark sich die Teilchen bewegen, wie weit sie auseinander liegen und wie sie angeordnet sind. Eis, Wasser und Wasserdampf bestehen aus denselben Wasserteilchen.
Ein Stoff kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Im Teilchenmodell erklärst du diese Aggregatzustände durch die Bewegung, die Abstände und die Anordnung der Teilchen. Bei einer Zustandsänderung bleiben die Teilchen selbst unverändert: Eis, flüssiges Wasser und Wasserdampf bestehen weiterhin aus denselben Wasserteilchen.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Stell dir einen Eiswürfel vor, der in einem Getränk schmilzt. Sichtbar verändert sich der Stoff: Aus einem festen Körper wird eine Flüssigkeit. Die winzigen Teilchen sind aber dieselben Wasserteilchen geblieben.
Die Temperatur beeinflusst die Bewegung der Teilchen. Beim Erwärmen bewegen sich die Teilchen stärker. Beim Abkühlen bewegen sie sich weniger stark. Die Teilchen selbst schmelzen, verdampfen oder wachsen dabei nicht.
Das Modell ist vereinfacht. Die gezeichneten Kugeln stehen für Teilchen. Sie sind keine genauen Bilder der echten Teilchen, denn die sind viel zu klein zum Sehen.
Die drei Zustände unterscheiden sich in Form und Volumen. Ein Liter Wasser hat in einer Flasche eine andere Form als in einer Schüssel. Sein Volumen bleibt dabei gleich. Ein Gas verteilt sich dagegen im ganzen Raum, der ihm zur Verfügung steht. Die Tabelle zeigt, wie das Teilchenmodell diese Unterschiede erklärt.
Definition
Teilchenmodell
Das Teilchenmodell beschreibt Stoffe als Ansammlungen sehr kleiner Teilchen. Mit der Bewegung, dem Abstand, der Anordnung und der Anziehung der Teilchen erklärt es Stoffeigenschaften und Zustandsänderungen.
| Zustand | Form und Volumen | Bewegung und Anordnung der Teilchen |
|---|---|---|
| fest | bestimmte Form und bestimmtes Volumen | Die Teilchen liegen eng beieinander und schwingen um feste Plätze. Oft sind sie regelmäßig angeordnet. |
| flüssig | keine eigene Form, aber bestimmtes Volumen | Die Teilchen liegen weiterhin nah beieinander. Sie wechseln aber ihre Plätze und gleiten aneinander vorbei. |
| gasförmig | weder bestimmte Form noch bestimmtes Volumen | Die Teilchen bewegen sich schnell in alle Richtungen, haben große Abstände und füllen den ganzen Raum. |
Merke: Feststoffe behalten Form und Volumen. Flüssigkeiten behalten nur ihr Volumen. Gase haben weder eine feste Form noch ein festes Volumen.
Teste dich
Wird einem Stoff Wärme zugeführt oder entzogen, kann er seinen Aggregatzustand ändern. Auch eine Änderung des Drucks kann einen Übergang auslösen oder die Temperatur verschieben, bei der er stattfindet. Sublimieren und Resublimieren überspringen den flüssigen Zustand.
Erwärmen bedeutet normalerweise: Die Teilchen bewegen sich stärker und die Temperatur steigt. Während eines Übergangs wird die zugeführte Energie aber dafür gebraucht, die bisherige Anordnung und die Anziehung zwischen den Teilchen zu überwinden. Deshalb bleibt die Temperatur eines reinen Stoffes beim Schmelzen oder Sieden bei gleichbleibendem Druck zunächst gleich. Erst wenn der ganze Stoff umgewandelt ist, steigt die Temperatur weiter.
Solange die Umwandlung läuft, kann ein Stoff gleichzeitig in zwei Zuständen vorliegen, zum Beispiel fest und flüssig. Die Temperatur allein sagt dann nicht, wie viel schon umgewandelt ist.
| Übergang | Zustandsänderung | Beispiel |
|---|---|---|
| Schmelzen | fest → flüssig | Ein Eiswürfel wird zu Wasser. |
| Erstarren | flüssig → fest | Wasser gefriert zu Eis. |
| Sieden oder Verdampfen | flüssig → gasförmig | Kochendes Wasser wird gasförmig. |
| Kondensieren | gasförmig → flüssig | Wasserdampf wird beim Abkühlen wieder flüssig. |
| Sublimieren | fest → gasförmig | Gefrorenes Wasser in nasser Winterwäsche geht direkt in den gasförmigen Zustand über. |
| Resublimieren | gasförmig → fest | Aus Wasserdampf entstehen direkt Eiskristalle als Raureif. |
Beispiel: Vom Eis zum Gas und zurück
- 1Beim Erwärmen von Eis bewegen sich die Teilchen immer stärker.
- 2Beim Schmelzen verlassen sie ihre festen Plätze und können aneinander vorbeigleiten.
- 3Werden sie weiter erwärmt, können sie schließlich die gegenseitige Anziehung überwinden und sich als Gas im Raum verteilen.
- 4Beim Abkühlen läuft die Folge umgekehrt: Das Gas kondensiert zur Flüssigkeit, und die Flüssigkeit erstarrt zum Feststoff.
Beispiel: Zinn schmilzt
- 1Reines Zinn ist ein Metall. Bei normalem Luftdruck schmilzt es bei etwa 232 °C.
- 2Beim Erwärmen verlassen seine Teilchen nach und nach ihre festen Plätze.
- 3Solange noch feste Stücke im flüssigen Zinn liegen, bleibt die Temperatur bei etwa 232 °C.
- 4Die zugeführte Energie löst in dieser Zeit die feste Ordnung. Erst wenn alles flüssig ist, wird das Zinn wieder heißer.
Teste dich
Beim Sieden wird eine Flüssigkeit bei ihrer Siedetemperatur im ganzen Volumen gasförmig. Dabei bilden sich Blasen.
Beim Verdunsten verlassen schon unterhalb der Siedetemperatur besonders schnelle Teilchen die Oberfläche. Eine Pfütze kann deshalb trocknen, obwohl sie nicht kocht.
Wenn vor allem die schnellen Teilchen entweichen, sind die übrigen Teilchen im Durchschnitt langsamer. Die Flüssigkeit kühlt dadurch ab. Diese Wirkung heißt Verdunstungskälte. Nasse Badekleidung kann deshalb die Haut kühlen.
Schmelz- und Siedetemperaturen gelten nur für einen bestimmten Druck. Bei geringerem Luftdruck siedet Wasser bei einer niedrigeren Temperatur. Auf dem Gipfel des Mount Everest liegt die Siedetemperatur von Wasser zum Beispiel nur bei ungefähr 70 °C statt bei etwa 100 °C bei normalem Luftdruck.
Definition
Verdunsten
Verdunsten ist der Übergang von flüssig zu gasförmig unterhalb der Siedetemperatur. Er findet nur an der Oberfläche der Flüssigkeit statt.
Merke: Sieden geschieht im ganzen Volumen bei der Siedetemperatur. Verdunsten geschieht unterhalb der Siedetemperatur an der Oberfläche.
Teste dich
Für einen Stoffvergleich brauchst du vier Angaben: die Schmelztemperatur, die Siedetemperatur, die aktuelle Temperatur und den Druck. Dann vergleichst du die aktuelle Temperatur mit den beiden Übergangstemperaturen.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Liegt die Temperatur unter der Schmelztemperatur, ist der Stoff fest.
- 2Liegt sie zwischen Schmelz- und Siedetemperatur, ist er flüssig.
- 3Liegt sie über der Siedetemperatur, ist er gasförmig.
- 4Liegt sie genau bei einer Übergangstemperatur, kann die Umwandlung gerade stattfinden.
Beispiel: Quecksilber und Wasser
- 1Quecksilber schmilzt bei normalem Luftdruck bei etwa −39 °C und siedet bei etwa 357 °C. Bei 25 °C liegt seine Temperatur zwischen diesen beiden Werten. Quecksilber ist dann also flüssig.
- 2Wasser schmilzt bei normalem Luftdruck bei etwa 0 °C und siedet bei etwa 100 °C. Bei −20 °C ist es fest, bei 25 °C flüssig und bei 110 °C gasförmig. Bei einem anderen Druck können sich diese Grenzen verschieben.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Aggregatzustand
Fest
feste Plätze, bestimmte Form und bestimmtes Volumen
Flüssig
Teilchen gleiten aneinander vorbei, bestimmtes Volumen, Form des Gefäßes
Gasförmig
große Abstände, freie Bewegung, füllt den ganzen Raum
Erwärmen und Abkühlen
Die Teilchen bewegen sich stärker oder schwächer, der Zustand kann wechseln
Druck
Schmelz- und Siedetemperatur hängen vom Druck ab
Teilchen bleiben gleich
Beim Wechsel des Zustands entsteht kein neuer Stoff
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
In welchem Zustand ist Aluminium?
- 1Aufgabe: Aluminium schmilzt bei etwa 660 °C und siedet bei etwa 2470 °C (bei normalem Luftdruck). In welchem Zustand ist es bei 20 °C, bei 700 °C und bei genau 660 °C?
- 220 °C liegt unter der Schmelztemperatur von 660 °C. Die Alufolie in der Küche ist deshalb fest.
- 3700 °C liegt zwischen 660 °C und 2470 °C. Aluminium ist dann flüssig.
- 4Bei genau 660 °C kann Aluminium gerade schmelzen. Dann können feste und flüssige Anteile gleichzeitig vorliegen.
- 5Ergebnis: Bei 20 °C ist Aluminium fest, bei 700 °C flüssig und bei 660 °C gerade im Übergang.
Fehler finden
Die beschlagene Brille In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 4Aus einem Gas wird hier eine Flüssigkeit, also Tropfen. Das heißt Kondensieren. Richtig: „Dabei kondensiert der Wasserdampf zu kleinen Tropfen.“ Beim Resublimieren würde direkt Eis entstehen.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Die Teilchen eines Feststoffs schwingen um . Beim wird aus einem Gas eine Flüssigkeit. Eine Pfütze trocknet durch , ohne zu kochen.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback