Die Zustandsformen

Die drei Erscheinungsformen aller Körper, ihre Aggregatzustände fest, flüssig oder gasförmig, lassen sich klar voneinander abgrenzen:

Festkörper

Festkörper haben ein bestimmtes Volumen und eine bestimmte feste Form.

Stoffe dieser Gruppe lassen sich kaum dehnen bzw. zusammenpressen.

Metalle weisen unter den Festkörpern die höchsten Dichten auf, etwa 10.000 bis 20.000 kg/m³. Die Teilchen sind daher entsprechend dicht gepackt, wie in der Abbildung gezeigt. Durch seitlichen Versatz der Atome ist sogar eine höhere sogenannte Packungsdichte möglich.

Daraus und aus der mechanischen Stabilität der Stoffe schließt man auf eine generell geordnete Struktur der Metalle.

Kristalle sind eine andere Art von Festkörpern, die sich durch typische geometrische Formen auszeichnen. In der Abbildung rechts sind einige skizziert. Die sogenannten Gitter sind jedoch nicht so dicht wie die einfache Aneinanderreihung der Atome bei Metallen. Kristalle haben daher eine geringere Dichte als Metalle, sie sind leichter. Daneben gibt es Festkörper mit ungeordneten, zufälligen Strukturen. Zu diesen auch amorph bezeichneten Stoffen gehört etwa Glas.

Flüssigkeiten

Flüssigkeiten nehmen ebenso ein festes Volumen ein. Sie besitzen jedoch keine bestimmte, feste Form, sondern passen sich dem Behälter an, in dem sie sich befinden.

Die Dichte ist zwar geringer als die der Festkörper und liegt grob gesagt um die 1000 kg/m³, Flüssigkeiten lassen sich dennoch nur unwesentlich zusammenpressen. Man kann daher annehmen, dass die Teilchen einer Flüssigkeit ähnlich kompakt angeordnet sind wie bei den Metallen. Ein Element, nämlich das bei Raumtemperatur flüssige Quecksilber, hat auch metallische Eigenschaften wie die Leitfähigkeit und die hohe Dichte.

Ein wesentlicher Unterschied ist allerdings die Fließfähigkeit, woraus man schließen kann, dass die Kräfte zwischen Flüssigkeitsteilchen viel geringer sind als bei den festen Körpern. Die Verteilung der Teilchen kann man sich wie in der Abbildung rechts vorstellen.

Gase

Die Gase haben weder ein bestimmtes Volumen, noch eine feste Form.

Die Dichte der Gase beträgt aber nur etwa 1/1000stel der von Flüssigkeiten bzw. Festkörpern. Dies ist deshalb so, weil Gasteilchen viel weiter voneinander entfernt sind. Ein Kubik-zentimeter Wasser ergibt (bei Erhitzung auf 100 °C) 1000 Kubikzentimeter Wasserdampf. Daraus folgt, dass der Abstand der Gasteilchen im Mittel 10-Mal so groß ist wie bei Flüssigkeits- oder Feststoffteilchen (denn: 10³ = 1000).

Gase nehmen jeden zur Verfügung stehenden Raum ein. Zwischen den sich frei bewegenden Teilchen herrschen keine Kräfte, außer sie stoßen (ca. 109-Mal pro Sekunde!) mit anderen Gasteilchen oder den Gefäßwänden zusammen. Gase können daher leicht zusammengepresst werden.

Bei der Erklärung der makroskopischen Eigenschaften der Körper ist das sogenannte Teilchenmodell sehr erfolgreich. Siehe dazu die Fragen weiter unten.

Thematisch jetzt am besten zur Frage Normalzustand.