Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 9 Die Stoffe 1 Tripelpunkt : bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck kommen alle drei Aggregatzustände gleichzeitig vor, dieser Punkt im Zustandsdiagramm heißt Tripelpunkt (Tripel bedeutet dreifach). Kritischer Punkt : Ab diesem Punkt kann keine Flüssigkeit mehr vorliegen. Auch bei immer höherem Druck kann man aus einem Gas jenseits des kritischen Punkts keine Flüssig- keit mehr machen. In der Naturwissenschaft ist es wichtig, solche Zustandsdia- gramme lesen und interpretieren zu können. Man nennt diese Diagramme oft auch Phasendiagramme , mehr zum Begriff Phase siehe Infobox S. 11. Eine Anwendung , wo Übergänge zwischen Aggregatzustän- den eine große Rolle spielen, ist das Gefriertrocknen: Gefriertrocknen Löslicher Kaffee und viele Kräuter und Gewürze, die man in Supermärkten kaufen kann, sind gefriergetrocknet. Auch die Früchte im Früchtemüsli sind so hergestellt. Dieses Verfah- ren hat den Vorteil, dass Aromastoffe, Vitamine und auch die Farben erhalten bleiben. Außerdem behält das Trock- nungsgut besser seine Form und hat insgesamt eine längere Haltbarkeit. Wie funktioniert nun das Verfahren? Beim Gefriertrocknen, so sagt schon der Name, soll im gefrorenen Zustand das Wasser aus dem Produkt entfernt werden. Aus dem Zustandsdiagramm von Wasser kann man nun ablesen, dass dies möglich ist, nämlich bei sehr geringen Drücken (Abb. 1.7, gelbe Pfeile). Daher wird das Trocknungsgut (Gewürze, Erdbeeren, Bananen usw.) in einem ersten Schritt bei normalem Druck tiefgefroren. Dann wird in einem zweiten Schritt ein Vakuum angelegt. Dadurch sublimiert das im Produkt enthaltene Wasser. Der entstehende gasförmige Wasser- dampf wird entfernt und zurück bleibt z. B. die gefriergetrocknete Banane. ( F7 ). Abb. 1.7: Zustandsdiagramm von Wasser Abb. 1.6: Beispiel für ein allgemeines Zustandsdiagramm Abb. 1.8: Müsli Zusammenfassung Die drei klassischen Aggregatzustände sind fest, flüssig und gasförmig. Feststoffe haben eine fixe Form und ein fixes Volumen. Flüssigkeiten haben ein fixes Volumen, aber keine fixe Form. Gase haben weder ein fixes Volumen noch eine fixe Form. In Zustandsdiagrammen kann man für jeden Stoff ablesen, bei welchen Temperatur- und Druckbedingungen er in welchem Aggregatzustand vorliegt. Z Aggregatzustände Vervollständige die Tabelle mit den richtigen Aggre- gatzuständen: Suche die Schmelz- und Siedetempe- raturen in deinem Periodensystem. L –80 °C +5 °C +80 °C +250 °C Wasser fest Zinn fest Stickstoff Natrium Brom flüssig Benenne und kennzeichne im unten stehenden Zustandsdiagramm die drei Kurven. L Nenne die korrekten Bezeichnungen der Übergänge zwischen den Aggregatzuständen und zeichne diese mit Pfeilen in das obige Zustandsdiagramm ein. L 1.2 F9 B1 F10 A1 Abb. 1.9: Allgemeines Zustandsdiagramm F11 A1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv