Klassische Aggregatzustände

Man unterscheidet nach dem Ordnungszustand der Atome bzw. Moleküle, ihrer Wechselwirkung und ihrer Beweglichkeit die drei Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig. Festkörper weisen den größten Ordnungsgrad auf, ihre Atome oder Moleküle sind meist in Kristallgittern räumlich periodisch angeordnet, ihre Struktur ist entsprechend anisotrop. Die einzelnen Moleküle können im Kristallgitter um ihre Gleichgewichtsposition schwingen. Aufgrund der ausgeprägten Fernordnung setzen Festkörper einer Gestalts- oder Volumenänderung großen Widerstand entgegen. Gase haben den niedrigsten Ordnungsgrad, sie sind, makroskopisch betrachtet, von isotroper räumlicher Struktur und verfügen über keine Fernordnung, so daß sie jedes verfügbare Volumen ausfüllen und beliebige Formen annehmen können. Die Nahordnung ist gleichfalls sehr schwach ausgeprägt; die Atome bzw. Moleküle eines verdünnten Gases bewegen sich dementsprechend nahezu frei nach statistischen Gesetzmäßigkeiten durcheinander (kinetische Gastheorie). Flüssigkeiten nehmen eine Mittelstellung zwischen Festkörpern und Gasen ein, sie zeigen eine starke Nahordnung ihrer Atome bzw. Moleküle, aber im Gegensatz zu den Festkörpern keine Fernordnung, so daß sie, gleich den Gasen, jede beliebige Form annehmen, jedoch einer Volumenänderung starken Widerstand entgegensetzen. Flüssigkeiten sind räumlich isotrop, ihre Atome bzw. Moleküle sind gegeneinander verschiebbar und bewegen sich unregelmäßig, wobei die mittlere freie Weglänge dieser Bewegung um Größenodnungen geringer als bei Gasen ist. Im Prinzip kann jedes Element außer Helium jeden dieser drei fundamentalen Aggregatzustände einnehmen; die Umwandlung zwischen ihnen findet bei charakteristischen Werten von Temperatur und Druck statt (Phasenübergang). Den Aggregatzustand eines Stoffes in Abhängigkeit von den Zustandsparametern kann man in einem Zustandsdiagramm, z.B. einem p,T-Diagramm, auftragen. In einem solchen Diagramm sind die Zustandsflächen der Aggregatzustände durch Grenzkurven voneinander getrennt, auf denen die Umwandlung stattfindet.