Periodensystem der Aggregatzustände

Welche Elemente sind Gase und Flüssigkeiten?

Die 11 Gase bei Raumtemperatur sind Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor und Chlor sowie die sechs Edelgase von Helium bis Radon. Alle sind Nichtmetalle, die aus kleinen Molekülen oder einzelnen Atomen bestehen, die sich nur schwach anziehen.

Die zwei Flüssigkeiten sind Brom, ein Nichtmetall, und Quecksilber, ein Metall. Einige Metalle kommen nahe heran: Caesium schmilzt bei etwa 28 °C und Gallium bei etwa 30 °C, sodass Gallium in deiner Hand schmilzt. Jedes andere Element mit bekanntem Schmelzpunkt ist bei Raumtemperatur ein Feststoff.

Warum Elemente unterschiedliche Zustände haben

Der Zustand eines Elements hängt davon ab, wie stark sich seine Teilchen anziehen, verglichen damit, wie schnell sie sich bewegen. Metalle werden durch die Metallbindung zusammengehalten, Kohlenstoff und Silicium durch riesige Netzwerke kovalenter Bindungen, daher brauchen sie hohe Temperaturen zum Schmelzen. Molekulare Nichtmetalle wie Stickstoff und Sauerstoff werden nur durch schwache Kräfte zwischen den Molekülen zusammengehalten, sodass sie bis zu sehr tiefen Temperaturen Gase bleiben.

Die Halogene zeigen, wie diese schwachen Kräfte mit der Größe wachsen. Fluor und Chlor sind Gase, Brom ist eine Flüssigkeit und Iod ist ein Feststoff, weil größere Moleküle mit mehr Elektronen einander durch London-Dispersionskräfte stärker anziehen.

Den Temperaturregler nutzen

Ziehe den Regler oder wähle eine Voreinstellung: 0 K, 0 °C, 25 °C, 100 °C, 1000 K oder 3000 K. Bei 100 °C sind alle Alkalimetalle außer Lithium geschmolzen, ebenso Gallium und Phosphor, und Brom ist verdampft. Bei 3000 K sind nur noch fünf Elemente fest: Kohlenstoff, Tantal, Wolfram, Rhenium und Osmium. Nahe am oberen Ende der Skala ist Wolfram, das den höchsten Siedepunkt hat, das letzte noch flüssige Element.

Die Zustände gelten bei normalem Atmosphärendruck, und zwei Werte erfordern Vorsicht. Arsen schmilzt bei Normaldruck nicht, sondern geht direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über (es sublimiert), erscheint also nie als Flüssigkeit. Helium gefriert bei Normaldruck nie; sein Schmelzpunkt wurde unter hohem Druck gemessen, betrachte seine Feststofffarbe nahe dem absoluten Nullpunkt daher mit Vorsicht. Elemente ab Rutherfordium haben keinen bekannten Schmelzpunkt und werden als unbekannt angezeigt.

Rechenbeispiel: Brom

Brom schmilzt bei 265,8 K (−7,35 °C) und siedet bei 332 K, etwa 59 °C. Stelle den Regler auf die Voreinstellung 0 °C oder 25 °C, und Brom ist eine Flüssigkeit; bei der Voreinstellung 100 °C ist es zu einem Gas geworden. Schiebe ihn unter etwa −7 °C, und es gefriert zu einem Feststoff.