Teilchenmodell
Das Teilchenmodell ist das einfachste Modell für den Aufbau von Materie. Demnach sind ausgedehnte Körper zusammengesetzt aus vielen kleinen Teilchen, ihre Anzahl ist bei makroskopischen Körpern in der Größenordnung des Mols (
). Mit Hilfe des Teilchenmodells kann man zum Beispiel beschreiben, wie thermische Energie von einem Stoff auf einen anderen übertragen wird (Wärmeleitung), wie man sich die Struktur fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe vereinfacht vorstellt (Aggregatzustand), was Veränderungen von Temperatur oder Druck auf mikroskopischer Ebene bedeuten.
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Allgemeines [Bearbeiten]
Das Teilchenmodell besagt: Alle Stoffe sind aus sehr kleinen Grundbausteinen, den sogenannten Teilchen, zusammengesetzt. Die Teilchen reiner Stoffe sind alle identisch zueinander. Sie unterscheiden sich aber von den Teilchen anderer Stoffe, zum Beispiel in ihrer Größe oder ihrer Masse.
Im Teilchenmodell wird über die Form und den inneren Aufbau der Teilchen keine Aussage gemacht. Oft werden die Teilchen vereinfacht als harte Kugeln dargestellt. Im Sprachgebrauch der Chemie und Physik sind mit den Teilchen häufig Moleküle gemeint, oft Verbindungen von Ionen oder Atome. Werden die Teilchen verändert, wird auch der Stoff mit seinen Eigenschaften verändert.
Erklärungen mit Hilfe des Teilchenmodells [Bearbeiten]
Folgende Beobachtungen lassen sich mit dem Teilchenmodell erklären:
- Die Aggregatzustände, die bestimmt werden durch die Bindung der Teilchen zueinander.
- Die Temperatur: Die Teilchen sind ständig in Bewegung; je höher die Temperatur eines Stoffes ist, desto schneller bewegen sich seine Teilchen im Durchschnitt (thermische Bewegung).
- Die Brownsche Molekularbewegung: Ein Staubkörnchen auf einer Wasseroberfläche bewegt sich unter dem Mikroskop scheinbar von alleine hin und her, weil die Teilchen des Wassers aufgrund ihrer eigenen (thermischen) Bewegung das Staubkörnchen anstoßen.
- Die Diffusion: Ein Gas verteilt sich von selbst in einem anderen Gas (oder im Vakuum); gleiches gilt für eine Substanz (beispielsweise einen Tintentropfen), der gelöst wird (etwa in Wasser).
- Der Druck: Die kleinsten Teilchen stoßen in einem eingeschlossenen Volumen aufgrund ihrer thermischen Bewegung gegen die Wände und erzeugen dadurch eine Kraft nach außen.
- Die Wärmeübertragung, insbesondere Wärmeleitung: Wird ein „Ende“ eines Gegenstandes erhitzt und geraten dadurch dort befindliche Teilchen in Bewegung, so stoßen sie die benachbarten Teilchen des Gegenstandes an und geben so die schnellere Bewegung der Teilchen weiter.
- Der absolute Nullpunkt: Beim Abkühlen wird die Bewegung der Teilchen immer langsamer. Bei −273,15 °C ist der Punkt erreicht, an dem sich der Stoff nicht weiter abkühlen kann.
- Die Komprimierbarkeit der Gase: Übt man auf Gas, das in einem geschlossenen Behälter ist, Druck aus, so wird das Volumen verringert. Das ist möglich, weil der große Abstand zwischen den Teilchen verringert wird. Durch besonders hohen Druck können die meisten Gase sogar verflüssigt werden. Bei Flüssigkeiten und Feststoffen kann das Volumen fast gar nicht verringert werden, weil die Teilchen bereits nahe beieinander sind.
Das Teilchenmodell selbst ist viel zu unspezifisch, um genaue Vorhersagen zu treffen.
Die Anziehung der Teilchen [Bearbeiten]
Bei manchen Varianten des Teilchenmodells ziehen sich die Teilchen untereinander an. Solche Kohäsionskräfte sind meist Resultat elektrischer Kräfte. Neben den Van-der-Waals-Kräften sind das unter anderem Ionenbindung, Metallbindung und Wasserstoffbrückenbindung.
