Hallo ihr,
ich muss hier eine Frage beantworten und komm nicht weiter.
Wen nein Material eine größere Dichte hat als ein anderes, müssen dann die Moleküle des ersten Materials schwerer sein als die des zweiten? Erklären Sie.
Gut - ich würde sagen: Nein, die Moleküle müssen nicht schwerer sein.
Was genau haben die Moleküle überhaupt mit der Dichte zu tun?
Hallo,
passt wohl eher ins Chemieboard.
Es kommt darauf an, wie die Moleküle ‚gepackt‘ sind. Wenn du dir mal ein Ionengitter, wie beispielsweise NaCl anguckst, dann wird dir sicher klar werden, dass du mit der Masse der Atome und der Bindungslänge zwischen ihnen die Dichte ausrechnen kannst. Damit kann man sich theoretisch auch die Loschmidt-Zahl berechnen (6.022E23) berechnen.
Bei Festkörpern ist das noch vergleichsweise einfach, bei Flüssigkeiten und Gasen wird es aber wie du dir sicher vorstellen kannst sehr schwierig.
Ein Atom hat eine bestimmte Masse - richtig?
Also hat auch ein Molekül eine Masse?
Natürlich, die Summe der Massen seiner Atome.
Mir fehlt der Zusammenhang zwischen der Dichte eines Stoffes
und dem „Gewicht“ von Molekülen aus denen der Stoff besteht -
gibt es einen?
Ja, aber einen größeren Einfluss hat die Packung der Moleküle. Man kann also nicht sagen: schwereres Molekül = höhere Dichte. Wenn die schwereren Moleküle weiter auseinander sind sinkt natürlich die Dichte.
Mir fehlt der Zusammenhang zwischen der Dichte eines Stoffes
und dem „Gewicht“ von Molekülen aus denen der Stoff besteht -
gibt es einen?
Dichte = Masse / Volumen
Ganz einfach also Man kann also, wenn man die Dichte variieren will, entweder an der Masse der einzelnen Atome drehen oder an der Packungsdichte selbiger.
Okay, also hat eine größere Dichte eines Stoffes nichts mit
dem „Gewicht“ der Moleküle zu tun… richtig?
Nein, das wäre falsch!
Richtig wäre: Die Dichte eines Stoffes hängt sowohl von der Masse seiner Teilchen und der Anzahldichte seiner Teilchen ab. Mit Anzahldichte ist einfach gemeint, wie viele Teilchen sich in einem bestimmten Volumen befinden.
Beispiel:
Du hast ein Gas unter bestimmten Bedingungen. Wenn der Druck nicht allzu groß und die Temperatur nicht allzu niedrig ist, dann hängt die Anzahl der Teilchen pro Kubikmeter nur von den Zustandsgrößen Druck und Temperatur ab, nicht jedoch von der Art des Gases. Deswegen ist ein Lufballon, der mit Helium gefüllt ist, bei gleichem Druck, gleicher Temperatur und gleichem Volumen leichter als ein anderer Luftballon, der mit CO2 gefüllt ist.
Anderes Beispiel:
Derselbe Stoff (H2O) hat sehr unterschiedliche Dichten, wenn man ihn einmal als Dampf und einmal als Flüssigkeit betrachtet. Grund ist hier nicht die Masse der Teilchen (die ist bei allen gleich), sondern die viel geringere Anzahldichte der Teilchen im Dampf.
Okay, also hat eine größere Dichte eines Stoffes nichts mit
dem „Gewicht“ der Moleküle zu tun… richtig?
Es gibt zwei Variablen bei deiner Frage.
Mal als Modell:
Du hast 10 Kugeln in einem Raum von 1cm2 mit gleichmässigen Abständen.
Jede Kugel wiegt 0.1g, also hast du eine Dichte von 1g/cm2
Nun nimmst du schwere Kugeln mit 0.2g/ Kugel, behälst aber die Abstände bei.
Du hast eine Dichte von 2g/cm2.
Du kannst aber auch die Abstände zwischen den Kugeln verkleinern, sagen wir es passen jetzt 20 Kugeln in 1cm2. Die Kugeln haben aber immer noch eine Masse von 0.1g.
Auch hier wird die Dichte zu 2g/cm2.
Jetzt kann sich auch beides gleichzeitig ändern:
Wir nehmen Kugeln mit 0.3g, erhöhen aber den Abstand so, dass nur noch 3 in 1cm2 passen.
Jetzt liegt die Dichte bei 0.9g/cm2
Okay, also hat eine größere Dichte eines Stoffes nichts mit
dem „Gewicht“ der Moleküle zu tun… richtig?
die dichte hat nur etwas mit dem gewicht auf ein bestimmtes volumen zu tun.
jedes atom hat eine masse - ein gewicht. das ist abhaengig von der anzahl der protonen, neutronen und elektronen.
da ein molekuel aus mehreren atomen besteht ist das gewicht eines molekuels also abhaengig von der anzahl seiner protonen, neutronen und elektronen.
die dichte eines stoffes ist aber von der temperatur abhaengig. waehrend die masse der atome/molekuele gleich bleibt, vergroessert sich der abstand der molekuele/atome voneinander, wenn man einen stoff erhitzt.
das heisst, der stoff dehnt sich aus, die dichte sinkt. es befinden sich dann weniger protonen, elektronen und neutronen auf dem gleichen volumen.
feststoffe durchlaufen dabei noch verschiedene phasen, in denen sie verschiedene molekuelstrukturen bilden - immer auf der suche nach der energieaermsten, denn sie koennen sich nicht wie gase einfach im wahrsten sinne des wortes in luft aufloesen, sondern ihre bindungskraefte sind so gross. das einzige, was sie machen koennen, ist ihre struktur zu aendern.
bis zu dem punkt, wo die waermeenergie die bindungskraefte uebsteigt.