45 25 Auf der Zunge zergehen lassen Um zu verstehen, warum Wasser in drei verschiedenen Phasen vorkommt, müssen wir zwei Dinge miteinander verbinden, nämlich die Wärmebewegung und die Kräfte zwischen den Atomen und Molekülen. Sehen wir uns das am Beispiel des Wassers an, das für uns Menschen und alles Leben auf der Erde eine so große Rolle spielt (B 25.5). Fangen wir mit der Teilchenbewegung an. Je höher die Temperatur eines Stoffes oder Objekts, desto heftiger ist die Bewegung der Atome und Moleküle im Inneren (siehe zum Beispiel B 21.28, S. 12). B 25.5 Wasser spielt in deinem Leben eine große Rolle. Zum Beispiel besteht dein Körper zu etwa zwei Dritteln daraus. Bringen wir jetzt zusätzlich die Kräfte zwischen Atomen und Molekülen ins Spiel. Atome bestehen aus neutralen und positiv geladenen Teilchen im Kern und negativ geladenen Teilchen in der Hülle ( A 1 ). Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom ( A 2 ). Das Sauerstoffatom zieht aber die gemeinsame Elektronenhülle etwas stärker zu sich ( A 3 ). Es ist so ähnlich, als würden sich drei Leute um eine Decke streiten, und einer bekommt den Löwenanteil. Dadurch wird das Sauerstoffende ein wenig negativer und die Wasserstoffenden werden ein wenig positiver (B 25.3). Und nun schlägt die elektrische Anziehungskraft zwischen den Wassermolekülen zu (B 25.6). Weil sich ungleiche Ladungen anziehen, ziehen einander die Wasserstoffatome an und zwar auch aus der Entfernung. Man kann sich das wie Gummifäden vorstellen und nennt die „Verbindungen“ Wasserstoffbrücken. Wassersto - brücke B 25.6 Die leicht unregelmäßige Ladungsverteilung in den Wassermolekülen führt zur elektrischen Anziehung. Unter 0 °C sind die Bewegungen der Wassermoleküle so schwach, dass die elektrischen Kräfte überwiegen. Die Moleküle wackeln zwar hin und her, sind aber dabei so fest verbunden, dass man sie nicht verschieben kann ( A 5 , B 25.4 a). Wasser ist dann ein fester Stoff – nämlich Eis! Bei Erwärmung beginnen die Moleküle heftiger zu zittern und bei 0 °C wird die Bewegung so heftig, dass die fixen Bindungen aufbrechen und das Eis schmilzt (B 25.4 b). Die Teilchenbewegungen sind nun so stark, dass die Moleküle nur kurze Zeit aneinanderhaften und dauernd ihre Nachbarn wechseln. Wenn du auf 100 °C erwärmst, beginnt Wasser zu sieden und es entsteht Wasserdampf (B 25.4 c und B 25.7). Die Teilchen haben nun so viel Wärmeenergie, dass sie die elektrischen Kräfte komplett überwinden können und verduften. Man nennt die Formen fest, flüssig und gasförmig auch die Phasen eines Stoffes. In welcher Phase sich dieser befindet, hängt von Temperatur und Druck ab, wie das in B 25.8 am Beispiel Wasser zu sehen ist. Besonders spannend sind die Phasenübergänge, wenn also ein Stoff seinen Zustand ändert. Weil es drei Bereiche gibt, gibt es auch drei Grenzen, die wir uns der Reihe nach ansehen. B 25.7 Hier wird gerade jede Menge Dampf gemacht! Wasser Temperatur 0°C 100°C Eis Normaldruck Druck Wasserdampf B 25.8 Ein vereinfachtes Phasendiagramm von Wasser Kurz zusammengefasst Ob ein Stoff fest, flüssig oder gasförmig ist, hängt von den elektrischen Kräften zwischen den Teilchen und der Temperatur, also der Teilchenbewegung, ab. Weiters spielt der Druck eine Rolle. Das sieht man in einem Phasendiagramm sehr schön. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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