Aggregatzustände im Teilchenmodell

Aus Chemie digital
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Alkohol und Wasser-Mischung ... eine Zauberei

Versuche.png
VERSUCH:

Durchführung: Man misst in zwei Messzylindern jeweils 50 ml Wasser und 50 ml reinen Alkohol ab. Dann gibt man beide Flüssigkeiten zusammen.

Beobachtung: Das Gemisch hat ein Volumen von etwa 98 ml.

Deutung: Mit unserem beisherigen Wissen lässt sich diese Phänomen nicht verstehen. Wir müssen uns daher genauer anschauen, was Materie tatsächlich ist.


Das Ergebnis lässt sich erklären, indem man davon ausgeht, dass beide Stoffe aus kleinsten Teilchen aufgebaut sind. Ist eines der Teilchen sehr viel größer als das andere, so wird bei der Mischung Platz frei, denn die kleinen Teilchen nehmen Platz ein, der vorher unbesetzt war.


TeilchenmodellMischung2.PNG
     
TeilchenmodellMischung3.PNG
     
TeilchenmodellMischung1.PNG
Hier sind die Stoffe unvermischt und durch eine Trennwand von einander getrennt. Man sieht deutlich, dass bei dem Stoff mit den größeren Teilchen größere Zwischenräume leer sind.       Der Mischvorgang ist bei begrenztem Raum zu langsam, weshalb den Teilchen mehr Platz gegeben wird und die Geschwindigkeit erhöht wird.       Nachdem die Geschwindigkeit wieder reduziert wurde sieht man, dass das Gemisch wesentlich weniger Platz einnimmt, als die Einzelstoffe vorher. Die großen Teilchen sind verteilt in den kleinen und diese ordnen sich eng an die großen Teilchen an. Es gibt keine größere Lücken wie vorher.


Der Vorgang kannst du dir noch einmal ausführlich in einem UbuntuStudio-Icons-Video Production.svg Film (ohne Ton) anschauen.

Teilchenmodell

Die Teilchen, aus denen unsere Materie aufgebaut ist, sind so klein, dass man sie mit keinem Mikroskop wirklich sehen kann. Bilder wie die folgenden sind Computer-Darstellungen, die aufgrund von Messungen möglich sind. Solche Elektronenmikroskope erlauben trotzdem einen gewissen Einblick in die Welt der Teilchen, denn sie können die Anordnung der kleinsten Teilchen deutlich machen, ebenso wie Größenunterschiede, wenn man verschiedene Teilchen hat.


Hier sieht man eine Elektronenmikroskop-
aufnahme eines Gold-Kristalls.
               
Die Oberfläche von Graphit.
Im Bild sehen die Kugeln zwar Goldfarben aus, aber diese Darstellung wurde vom Computer erzeugt.
  Graphite ambient STM.jpg


Grundregeln zum Teilchenmodell:
  • Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen und zwischen den Teilchen ist leerer Raum.
  • Die Teilchen verschiedener Stoffe unterscheiden sich in Größe und Masse.
  • Alle Teilchen sind ständig in Bewegung. Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Teilchen.
  • Zwischen den Teilchen gibt es Anziehungskräfte, die bei verschiedenen Stoffen unterschiedlich stark ist.


WICHTIG: Man sich sich bewusst sein, dass das Teilchenmodell nur ein Hilfsmittel ist, den Aufbau der Materie und das Verhalten der Stoffe zu verstehen. Viele Dinge können damit nicht erklärt werden. Für uns reicht es aber im Moment, dieses einfache Teilchenmodell zu verwenden.


Häufig auftretende Fehler:

  • Die Eigenschaften eines Stoffes ergeben sich erst aus der Anhäufung von mehreren Teilchen. Die Anzeihung der Teilchen untereinander ist natürlich auch bei zwei
  • So hat ein kleinstes Teilchen keine Farbe. Die Farbe in den Elektronenmikroskop-Aufnahmen sind vom Computer erzeugt! Ein Farbeindruck entsteht dadurch, das ein Teil des weißen Licht durch den Gegenstand, den wir betrachten, verschluckt wird (Absorption). Das sichtbare Restlicht ergibt den Farbeindruck eines Gegenstandes (siehe Link zu einer deutschen Wikipedia-Seite Remission ). Und einzelne Teilchen können kein Licht zurückwerfen, da sie zu klein sind.


Teilchenmodell verstehen

Da es sicherlich schwer ist etwas zu verstehen, was man ja eigentlich nicht sehen kann. Das Teilchenmodell kann aber in Simulationsprogrammen nachgestellt werden. Man kann dabei die Teilchen und deren Eigenschaften sowie die Eigenschaften der Umgebung festlegen. Als Hilfe zum Verstehen des Teilchenmodells nun ein paar Videos, zu denen es Kontrollfragen gibt. Frage nach, falls du Fragen falsch beantwortest und auch nicht verstehen kannst, warum es falsch ist.

Schau dir den Film einmal an, bevor die die Fragen bearbeitest!

Schau dir die Teilchen an. Welche der drei Teilchen-Arten ziehen sich untereinander am stärksten an? (!Teilchen 1) (Teilchen 2) (!Teilchen 3)

Welche Farbe hat der Stoff, in dem die Teilchen 3 enthalten sind? (!Gelb) (!Rot) (Kann man nicht sagen!)

Müssen die Teilchen hier im Modell unterschiedlich groß sein? (Nein, denn es ist ja nur ein Modell, mit dem ich einige Eigenschaften verdeutlichen kann.) (!Ja, denn bei verschiedenen Stoffen hat man andere Teilchen) (!Die Größe der Teilchen ist sowieso nicht festgelegt und daher muss man hier auch nicht auf die Größe achten.)


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Ergänzend

Wen es interessiert, wie die Elektronenmikroskopie bei einem Rasterelektronenmikroskop funktioniert, kann diesen Film anschauen.