Phasenübergänge

Die Aggregatzustände hängen von den zwischenmolekularen Kräften (IMF) und den kinetischen Energien (KE) ihrer Teilchen, also Moleküle, Ionen oder Atome, ab. Die chemischen Identitäten der Teilchen in einer Flüssigkeit bestimmen die Arten und die Stärke der möglichen intermolekularen Anziehung.

Die Veränderung der Energie in einem System bestimmt die Phasenübergänge. Um von einem bestimmten Zustand in einen anderen Zustand der Materie zu wechseln, müssen wir genug Energie zuführen, um die zwischenmolekularen Kräfte, die die Teilchen zusammenhalten, zu überwinden.

Abbildung 1: Die Phasenübergänge

Schmelzen: Die Energie, die benötigt wird, um die zwischenmolekularen Kräfte zu brechen und die Bewegung der Teilchen während des Übergangs von fest zu flüssig zu erhöhen, wird als Schmelzwärme oder Schmelzenthalpie ΔH_fus bezeichnet.

Verdampfung: Der Grad der Teilchenbewegung nimmt mit steigender Temperatur immer weiter zu. Die Bewegung der Teilchen wird schneller und spreizt sich auseinander, wenn die Teilchen in den gasförmigen Zustand übergehen. An diesem Punkt halten noch weniger zwischenmolekulare Kräfte die Moleküle zusammen. Der Übergang von Flüssigkeit zu Gas wird als Verdampfung bezeichnet. Die Energie, die an diesem Phasenübergang beteiligt ist, wird Verdampfungswärme oder Verdampfungsenthalpie ΔH_vap genannt.

Sublimation: Einige Feststoffe können die flüssige Phase überspringen und direkt in den gasförmigen Zustand übergehen. Der Übergang vom festen zum gasförmigen Zustand wird als Sublimation bezeichnet. Die Energie, die bei der Sublimation benötigt wird, nennt man Sublimationswärme oder Sublimationsenthalpie ΔH_Sub.

Im Allgemeinen ist die Sublimationswärme viel größer als die Verdampfungswärme, wobei die Schmelzwärme den kleinsten Wert darstellt. Das liegt daran, dass alle zwischenmolekularen Kräfte im gasförmigen Zustand durchtrennt werden, während in der Flüssigkeit einige intakt sind und im festen Zustand die meisten ungebrochen sind. Es erfordert mehr Energie, um alle zwischenmolekularen Kräfte zwischen den Teilchen zu trennen.