Grundwissen

Aggregatszustände und Teilchenmodell - erste Übersicht

Es ist bekannt, dass man einen bestimmten Stoff (z.B. Zucker) durch Zerreiben in immer kleinere Teilstücke zerlegen kann, ohne dass dabei etwas anderes entsteht als wieder kleine Zuckerteilchen. Es erhebt sich die Frage, ob man diese Unterteilung eines Stoffes - wenigstens in Gedanken - beliebig weit fortsetzen kann, ohne an der Art des Stoffes etwas zu ändern, oder ob man auf kleinstmögliche Teilchen stößt, die man nicht mehr unterteilen kann.

Vor ca. 2400 Jahren entwickelte der Grieche Demokrit von Abdera (Thrakien) die Vorstellung, dass es kleinste unteilbare Teilchen, die Atome gibt (griech. atomos = unteilbar).

Demokrit (ca. 460 - 375 v. Chr.)

Die Vielfalt der Dinge ist nach Demokrit durch die Gestalt, die Größe, die Lage und die Anordnung der Atome bestimmt. Jedes dieser unendlich vielen Atome ist ewig und unveränderlich. Demokrit versuchte alle Erscheinungen im Kosmos materiell zu erklären, er glaubte nicht an eine höhere Kraft, die in die Naturprozesse eingreift. Selbst die Seele besteht aus Seelenatomen, die beim Tod des Menschen davon wirbeln.

Die Vorstellungen Demokrits gerieten in Vergessenheit und erst im 19. Jahrhundert mit den Anfängen der Chemie bediente man sich wieder der Atomvorstellung. Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts zweifelten namhafte Physiker die Existenz von Atomen an, heute ist man in der Lage - wenn auch sehr indirekt - einzelne Atome sichtbar zu machen.

Der amerikanische Nobelpreisträger R.P. Feynman schrieb: Angenommen es würde durch eine Katastrophe alle wissenschaftliche Erfahrung verloren gehen und man könnte nur einen Satz der Nachwelt übermitteln, so müsste dieser lauten: Alle Körper sind aus Atomen aufgebaut - kleinen Teilchen, die in ständiger Bewegung sind, die sich bei geringem Abstand gegenseitig anziehen, sich aber abstoßen, wenn sie aufeinandergedrückt werden.

Im täglichen Leben nehmen wir Körper in den drei Zuständen fest, flüssig und gasförmig wahr. Man bezeichnet diese Zustände auch als die drei Aggregatszustände der Materie. Im Folgenden sind wichtige Eigenschaften von festen, flüssigen und gasförmigen Körpern gegenübergestellt. Dabei wird in einem ersten Schritt auf das Teilchenmodell eingegangen, das in der folgenen Grundwissensseite noch etwas ausführlicher dargestellt ist.

Hinweise:

Erhitzt man ein Gas auf extreme Temperaturen (einige Millionen Grad Celsius), so trennen sich die Elektronen von den Atomkernen. Man bezeichnet ein solches "Gas" dann als Plasma. Von Physikern wird der Plasmazustand auch manchmal als vierter Aggregatszustand bezeichnet.
Bei sehr tiefen Temperaturen (ca. -270°C) gehen manche Stoffe in einen Zustand über, in dem sie den elektrischen Strom extrem gut leiten. Man spricht dann vom supraleitenden Zustand.

	Festkörper	Flüssigkeit	Gas
Form	Festkörper behält Form unabhängig vom Gefäß bei.	Flüssigkeit passt sich jeder Gefäßform an.	Gas nimmt den ganzen angebotenen Raum ein.
Volumen	Körper behält bei nicht zu großer Kraft Volumen bei	Körper behält Volumen bei (Inkompressibilität)	Volumen verändert sich (Gase sind kompressibel)
Kräfte zwischen den Teilchen	Die Atome üben relativ große Anziehungskräfte aufeinander aus.	Kleinere Kräfte zwischen den Atomen als beim Festkörper.	Nahezu keine Kräfte zwischen den Atomen.
Teilchenanordnung (beobachtet unter einem "Supermikroskop")	geringer Teilchenabstand; die ortsfesten Teilchen schwingen um die Ruhelage	geringer Teilchenabstand; die Teilchen sind gegeneinander verschiebbar	relativ großer Teilchenabstand; die Teilchen bewegen sich völlig frei und regellos im Raum