Vaste stoffen, vloeistoffen en gassen

Elke stof is opgebouwd uit moleculen en atomen. De vertrouwde voorwerpen om ons heen die bestaan uit wat we vaste stoffen noemen, zijn feitelijk niets anders dan verzamelingen van moleculen die door wederzijdse aantrekking bij elkaar gehouden worden. De moleculaire krachten houden iedere molecule op zijn plaats. Hoewel een molecule een vaste plaats heeft binnen een vaste stof, kan hij toch trillen. De bewegingsenergie van alle moleculen in een vaste stof wordt gemeten als warmte.

Vaste stoffen

Als een vaste stof warmte opneemt, trillen zijn moleculen sneller en verzwakken de onderlinge moleculaire bindingen. Bij voldoende warmtetoevoer stort de stijve moleculaire structuur van de vaste stof in elkaar, moleculen beginnen over elkaar heen te glijden, alleen en in groepen. Als alle moleculen vrij rond elkaar stromen, is de vaste stof een vloeistof geworden.

Vloeistoffen

Een vloeistof heeft een bepaald volume, maar geen eigen vorm. Men moet zich zijn moleculaire structuur voorstellen als een zak vol gemagnetiseerde stalen kogeltjes. De moleculen kunnen langs elkaar glijden, maar hun onderlinge aantrekking houdt ze bij elkaar. Van deze onderlinge aantrekking kan men een indruk krijgen door te denken aan een water- of een kwikdruppel.
De moleculen in de oppervlaktelaag worden zó sterk aangetrokken door meer naar binnen gelegen moleculen dat de druppel de bolvorm aanneemt.
Als een vloeistof warmte opneemt, winnen zijn moleculen aan energie en hun snelheid neemt toe. Bij voldoende snelheid overwinnen de moleculen hun onderlinge aantrekking en de vloeistof wordt een gas.

Gassen

Gasmoleculen bewegen zich vrij in alle richtingen. Een gas heeft noch een bepaalde vorm noch een bepaald volume. Een gas zal zich altijd volledig uitzetten om het vat waarin het zit helemaal te vullen. Onze atmosfeer zou in de kosmische ruimte verdwijnen als er niet zoiets was als de aantrekking door de zwaartekracht van de aarde op de gasmoleculen.

Verdamping
Gassen die ontstaan door het ontsnappen van moleculen uit een vloeistof worden gewoonlijk damp genoemd. Uit een vloeistof ontsnappen voortdurend individuele moleculen, ook wanneer die vloeistof niet warm genoeg is om te koken. Als een molecule zich in de richting van het vrije oppervlak van een vloeistof beweegt, kan hij door dat oppervlak heenbreken en wegvluchten. Dit proces wordt verdamping genoemd.

De verdamping van een vloeistof als water wordt in de hand gewerkt als het gas erboven in beweging is. De moleculen die uit het vloeistofoppervlak zijn ontsnapt, worden dan meegenomen voordat ze de kans krijgen weer naar de vloeistof terug te keren. Moleculen die uit een vloeistofoppervlak ontsnappen nemen warmte mee; verdamping kost warmte en veroorzaakt een daling van de temperatuur. Het afkoelingseffect van verdamping wordt bijvoorbeeld toegepast in koelinstallaties, vanaf de uitrusting die nodig is om vloeibare lucht te maken tot de poreuze vaten voor het koel houden van melk.

Warmteverlies
Als moleculen warmte (=energie) verliezen, verlopen de toestandsveranderingen in omgekeerde richting; gassen worden vloeibaar en vloeistoffen worden op hun beurt vaste stoffen. Enkele gassen, waaronder kooldioxide, kunnen door afkoeling rechtstreeks van de gas- in vaste toestand overgaan en slaan dus de vloeibare tussentoestand over. In vaste vorm is kooldioxide bekend als 'droog ijs' (dit smelt ook niet, maar verandert rechtstreeks in gasvormig kooldioxide). Helium is het moeilijkst te condenseren gas, voor het eerst is dit prof. Kamerlingh Onnes gelukt (1908). Het kan alleen vast worden door een zeer lage temperatuur te combineren met zeer hoge druk (b.v.-253° C en 1800 atmosfeer). Prof. Keesom is de eerste geweest die hierin slaagde (1926). © 2008 Staal, gepubliceerd in Natuurkunde (Wetenschap) op 01-02-2008. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Staal is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen

• Vaste Stof - Vloeistof - Gas: Weetjes over vaste stoffen, vloeistoffen en gas. Waarom zijn sommige stoffen vast en andere vloeibaar of gasvormig? Wat is water? Waarom kan water koken? Waarom kan water nu eig…
• Moleculen en atomen (de basis): Alles bestaat uit moleculen. Moleculen zijn de bouwstenen van stoffen. In dit artikel wordt de basis van van de molecuul- en atoomtherorie uitgelegd.
• Moleculen en atomen: Moleculen zijn de kleinste deeltjes van een stof die nog de eigenschappen van een stof bevatten elke molecuul bestaat uit atomen elke atoom heeft zijn eigen Latijnse naam de eerste lette…
• Rekenen met gassen: Wanneer een stof in de gasfase zit heeft die bijzondere eigenschappen. In dit artikel zullen we kort bespreken hoe je met gassen kunt rekenen met behulp van de gaswet. En zullen we bereke…
• Scheikunde samenvatting: Deze samenvatting gaat over :vanderwaalsbindingen, elektronenegaviteit, dipolen, waterstofbruggen en hydrofiele en hydrofobe stoffen