Strukturen

Zusammenfassung

Was ist „kondensierte Materie “? Woher kommt der Name? Was zeichnet diesen Zustand aus? Die Antworten sind leicht zu geben: Kondensierte Materie ist die allgemeine Bezeichnung für atomare und molekulare Substanzen im flüssigen und festen Zustand, und der Name weist darauf hin, daß dieser Zustand, wenn von der Gasphase ausgegangen wird, durch einen Kondensationsprozeß entsteht. Die Kondensation führt zu einer Erhöhung der Dichte um viele Größenordnungen. Dabei ist festzustellen, daß im Unterschied zu dem nach unten hin praktisch unbegrenzten Bereich der Dichten von Gasen derjenige kondensierter Phasen, ob flüssig oder fest, eingeschränkt ist und für eine gegebene Substanz als Punktion von Druck und Temperatur nur geringe Variationen zeigt. Die Verdichtung führt zu einer völligen Veränderung der mikroskopischen Bewegung. Während diese bei Gasen weitgehend unbehindert ist und die gleichförmige Translationsbewegung der Moleküle sich nur durch Stöße ändert, werden bei den viel höheren Dichten im kondensierten Zustand die attraktiven Wechselwirkungskräfte wirksam, schränken die Beweglichkeit ein und stabilisieren in ihrer Gesamtheit dann Zustände, in denen Materie sich selbst zusammenhält. Dabei treten mit fest und flüssig zwei Grundformen auf. „Fest “ ist gleichbedeutend mit formstabil, „flüssig “ sind Materialien dann, wenn sie die Form eines Gefäßes übernehmen. Neben diesen beiden Grundklassen gibt es Zwischenzustände, so zum Beispiel hochviskose Flüssigkeiten, welche für eine gewisse Zeit durchaus ihre Form erhalten können, oder leicht verformbare Festkörper, die schon auf geringe äußere Kräfte mit Gestaltsveränderungen reagieren. Wie unterscheiden sich Flüssigkeiten und Festkörper in ihrer mikroskopischen Struktur und Dynamik? Hier ist als erstes festzustellen, daß Struktur und innerer Bewegungszustand immer in einem wechselseitigen Verhältnis stehen und sich deshalb nur gemeinsam verändern. Ist die Beweglichkeit stark eingeschränkt, so ist der Körper fest, sind langreichweitige Bewegungen möglich, liegt der flüssige Zustand vor. Zum kristallinen Zustand, in dem Ordnung über makroskopische Distanzen hinweg besteht, gehört die Beschränkung der Bewegung der Atome auf Schwingungen um die Gleichgewichtslagen im Gitter. Die viel höhere, uneingeschränkte Beweglichkeit in Flüssigkeiten erlaubt dagegen nur noch eine gewisse Nahordnung, die dauernden Veränderungen ausgesetzt ist. Im flüssigen Zustand ist die zwischenatomare Wechselwirkung zwar stark genug, um ein für alle Moleküle gemeinsames attraktives Molekularfeld zu schaffen, aber nicht so kräftig, daß die Moleküle an ihren Plätzen festgehalten werden können.