Teilchenmodell Modelle helfen uns zu verstehen, was auf der Ebene der kleinsten Teilchen geschieht

TeilchenmodellTeilchenmodell

Modelle helfen uns zu Modelle helfen uns zu verstehen, was auf der Ebene verstehen, was auf der Ebene

der kleinsten Teilchen der kleinsten Teilchen geschieht.geschieht.

Chemie M. HügliChemie M. Hügli

Kleinste TeilchenKleinste Teilchen

• Wenn Alkohol und Wasser ineinander Wenn Alkohol und Wasser ineinander gelöst werden, fällt auf, dass nach dem gelöst werden, fällt auf, dass nach dem Mischen nicht die doppelte Volumenmenge Mischen nicht die doppelte Volumenmenge vom Gemisch vorhanden ist.vom Gemisch vorhanden ist.

• Wir stellen uns vor, dass die beiden Wir stellen uns vor, dass die beiden Flüssigkeiten aus lauter gleichgrossen, Flüssigkeiten aus lauter gleichgrossen, kugelförmigen kleinsten Teilchen, die wir kugelförmigen kleinsten Teilchen, die wir unter keinen Umständen sehen können, unter keinen Umständen sehen können, bestehen. bestehen.



ModelleModelle

• Ein Modell hilft uns zu verstehen, wie Ein Modell hilft uns zu verstehen, wie es in der Ebene der kleinsten Teilchen es in der Ebene der kleinsten Teilchen aussehen könnte:aussehen könnte:

• Wir stellen uns vor, dass die kleinsten Wir stellen uns vor, dass die kleinsten kugelförmigen Teilchen des Alkohols kugelförmigen Teilchen des Alkohols grösser sind als diejenigen des grösser sind als diejenigen des Wassers. Somit füllen die Teilchen des Wassers. Somit füllen die Teilchen des Wasser diejenigen des Alkohols aus.Wasser diejenigen des Alkohols aus.



ModelleModelle

• Es muss ähnlich funktionieren wie beim Es muss ähnlich funktionieren wie beim Zusammenschütten von Holzkugeln und Zusammenschütten von Holzkugeln und Salzkörnern.Salzkörnern.

• Die Salzkörner füllen dabei die Lücken Die Salzkörner füllen dabei die Lücken zwischen den Holzkugeln.zwischen den Holzkugeln.

• Modelle helfen uns, komplexe Modelle helfen uns, komplexe Sachverhalte zu verstehen. Sie sind aber Sachverhalte zu verstehen. Sie sind aber immer nur ein Abbild der Wirklichkeit. immer nur ein Abbild der Wirklichkeit.


ModelleModelle

• Beispiel eines Modells:Beispiel eines Modells:

• Das Modellauto ist ein Modell eines Das Modellauto ist ein Modell eines echten Autos.echten Autos.

• Das Modell zeigt uns zwar Farbe und Das Modell zeigt uns zwar Farbe und Form und lässt sich nutzen um eine Form und lässt sich nutzen um eine optimale Aerodynamik zu entwickeln. optimale Aerodynamik zu entwickeln.

• Das Modell hat aber gegenüber der Das Modell hat aber gegenüber der Wirklichkeit viele Einschränkungen: Wirklichkeit viele Einschränkungen:


ModelleModelle

• So sehe ich dem Modellauto nicht an, wie So sehe ich dem Modellauto nicht an, wie stark der Motor in Wirklichkeit ist, wie sich stark der Motor in Wirklichkeit ist, wie sich die Türen verschliessen lassen, wie hoch die Türen verschliessen lassen, wie hoch der Benzinverbrauch ist und vieles mehr.der Benzinverbrauch ist und vieles mehr.

• Trotzdem hilft uns aber das Modell einen Trotzdem hilft uns aber das Modell einen Eindruck der Realität zu bekommen. So Eindruck der Realität zu bekommen. So könnten wir mit Hilfe eines Modellautos könnten wir mit Hilfe eines Modellautos einem Ausserirdischen schon recht genau einem Ausserirdischen schon recht genau erklären, was ein Auto ist. erklären, was ein Auto ist.


ModelleModelle

• So bedienen wir uns auch in der So bedienen wir uns auch in der Chemie an Modellen:Chemie an Modellen:

Das KugelteilchenmodellDas Kugelteilchenmodell

• Das Kugelteilchenmodell besagt, dass Das Kugelteilchenmodell besagt, dass sämtliche Stoffe auf der Welt aus sämtliche Stoffe auf der Welt aus kleinsten, unteilbaren, innerhalb eines kleinsten, unteilbaren, innerhalb eines Stoffes gleich grossen Kugeln bestehen.Stoffes gleich grossen Kugeln bestehen.

• Diese kleinsten Teilchen sind aber so Diese kleinsten Teilchen sind aber so klein, dass noch nie jemand ein solches klein, dass noch nie jemand ein solches Teilchen gesehen hat, darum sprechen Teilchen gesehen hat, darum sprechen wir von einem Modell. wir von einem Modell.


KugelteilchenmodellKugelteilchenmodell

Wasser HWasser H22OO

Alkohol Alkohol (Ethanol)(Ethanol)

CC22HH66OO


DiffusionDiffusion

• Die kleinsten Teilchen bewegen sich Die kleinsten Teilchen bewegen sich dauernd.dauernd.

• Je wärmer ein Stoff ist, umso heftiger Je wärmer ein Stoff ist, umso heftiger bewegen sich die kleinsten Teilchen.bewegen sich die kleinsten Teilchen.

• Solange der Stoff eine Temperatur über Solange der Stoff eine Temperatur über -273°C hat, also über dem absoluten -273°C hat, also über dem absoluten Nullpunkt von 0° Kelvin liegt, bewegen Nullpunkt von 0° Kelvin liegt, bewegen sich die Teilchen dauernd.sich die Teilchen dauernd.


DiffusionDiffusion

• Diese Bewegung ist dafür verantwortlich, Diese Bewegung ist dafür verantwortlich, dass sich Stoffe ohne äussere Kräfte dass sich Stoffe ohne äussere Kräfte ineinander vermischen. Man nennt diesen ineinander vermischen. Man nennt diesen Vorgang Diffusion.Vorgang Diffusion.

• Beispiele: Kaliumpermanganat (färbt Beispiele: Kaliumpermanganat (färbt Wasser ganz stark) wird in ein mit Wasser Wasser ganz stark) wird in ein mit Wasser gefülltes Gefäss gegeben. Ohne zu rühren gefülltes Gefäss gegeben. Ohne zu rühren verteilt sich der Farbstoff mit der Zeit im verteilt sich der Farbstoff mit der Zeit im ganzen Gefäss.ganzen Gefäss.


DiffusionDiffusion


DiffusionDiffusion

• Ein weiteres Beispiel der Diffusion:Ein weiteres Beispiel der Diffusion:

• Im Raum wird eine Parfümflasche Im Raum wird eine Parfümflasche offen hingestellt. Obwohl der ganze offen hingestellt. Obwohl der ganze Raum geschlossen ist und sich die Raum geschlossen ist und sich die Luft im Raum drinnen nicht bewegt, Luft im Raum drinnen nicht bewegt, kann man trotzdem sehr bald den kann man trotzdem sehr bald den Duft des Parfüms im ganzen Raum Duft des Parfüms im ganzen Raum riechen.riechen.


AggregatzuständeAggregatzustände

• Auch die Aggregatzustände lassen sich Auch die Aggregatzustände lassen sich anhand des Kugelteilchenmodells erklären:anhand des Kugelteilchenmodells erklären:

• Je wärmer ein Stoff ist, umso schneller Je wärmer ein Stoff ist, umso schneller bewegen sich die kleinsten Teilchen. bewegen sich die kleinsten Teilchen.

• So lässt sich auch erklären, warum die So lässt sich auch erklären, warum die Abstände der kleinsten Teilchen bei festen Abstände der kleinsten Teilchen bei festen Stoffen kleiner, bei flüssigen grösser und bei Stoffen kleiner, bei flüssigen grösser und bei gasförmigen Stoffen am grössten sind. gasförmigen Stoffen am grössten sind.



gasförmiggasförmig verdampfenverdampfen sublimieren sublimieren

kondensierenkondensieren

flüssigflüssig schmelzenschmelzen

erstarrenerstarren resublimieren resublimieren

festfest


Tem

pera

turzu

nah

me


• Zwischen den kleinsten Teilchen herrschen Zwischen den kleinsten Teilchen herrschen starke Anziehungskräfte. starke Anziehungskräfte.

• Diese Anziehungskräfte zwischen den Diese Anziehungskräfte zwischen den Teilchen sind im festen Zustand am Teilchen sind im festen Zustand am grössten und nehmen mit der Zunahme grössten und nehmen mit der Zunahme der Temperatur ab.der Temperatur ab.

• Je stärker die Anziehungskräfte zwischen Je stärker die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen ist, umso härter ist der Stoff den Teilchen ist, umso härter ist der Stoff und umso höher seine Schmelztemperatur.und umso höher seine Schmelztemperatur.



• Weil die kleinsten Teilchen bei festen Weil die kleinsten Teilchen bei festen Stoffen eng beieinander liegen lassen Stoffen eng beieinander liegen lassen sich feste Stoffe nur schwer sich feste Stoffe nur schwer zusammendrücken.zusammendrücken.


Schmelz- und SiedepunktSchmelz- und Siedepunkt

• Wenn wir einen festen Stoff Wenn wir einen festen Stoff erwärmen, beginnt er bei einer erwärmen, beginnt er bei einer bestimmten Temperatur zu bestimmten Temperatur zu schmelzen.schmelzen.

• Auch wenn wir immer weiter Auch wenn wir immer weiter erhitzen, ändert sich die Temp. erhitzen, ändert sich die Temp. während des Schmelzens nicht. während des Schmelzens nicht.


Schmelz- und SiedepunktSchmelz- und Siedepunkt

• Erklärung: Die Wärmeenergie wird Erklärung: Die Wärmeenergie wird gebraucht, um die Abstände zwischen gebraucht, um die Abstände zwischen den kleinsten Teilchen grösser werden zu den kleinsten Teilchen grösser werden zu lassen, also um die Bewegung der lassen, also um die Bewegung der Teilchen zu vergrössern.Teilchen zu vergrössern.

• Die kleinsten Teilchen selbst verändern Die kleinsten Teilchen selbst verändern sich beim Wechseln der sich beim Wechseln der Aggregatzustände nie. Auch sind sie Aggregatzustände nie. Auch sind sie selber nie fest, flüssig oder gasförmig. selber nie fest, flüssig oder gasförmig.


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