tilstandsformer

Faste stoffer er kendetegnet ved, at de enkelte atomer eller molekyler ikke er frit bevægelige, men udfører små svingninger omkring bestemte positioner. I krystaller udgør disse positioner et periodisk gitter, hvor afstanden mellem nabopunkter i gitteret svarer nogenlunde til udstrækningen af det enkelte molekyle. Øges krystallens temperatur, kan molekylernes udsving omkring deres ligevægtspositioner blive så store, at krystallen smelter. Stoffet undergår da en faseovergang til en ny tilstandsform som væske.

I væsken er de enkelte molekyler ikke længere knyttet til bestemte positioner, men er indbyrdes bevægelige. Pga. de intermolekylære kræfter kan molekylerne dog ikke forlade overfladen, og væsken bevarer således et bestemt volumen, men — i modsætning til krystallen — ikke nogen bestemt form. Ved yderligere varmetilførsel vil nogle molekyler få tilstrækkelig energi til at kunne forlade overfladen ved fordampning, men det er først ved så høje temperaturer, at der kan dannes dampbobler overalt i væsken, at tilstandsformen ændres fra væske til gas.

I en gas kan molekylerne bevæge sig frit overalt. En gas har hverken et bestemt volumen eller en bestemt form, men vil kunne udfylde rumfanget af en vilkårlig beholder. Det skal dog bemærkes, at overgangen mellem væske og gas sker gradvist, såfremt temperaturen overstiger en vis kritisk værdi. For vand ligger dette kritiske punkt ved 374 °C og 218 atm.

Man betegner undertiden et plasma som stoffets fjerde tilstandsform, selvom denne ikke adskiller sig principielt fra den gasformige. I et plasma er temperaturen så høj, at det enkelte atom ioniseres og afgiver en eller flere elektroner. Et plasma består således af frit bevægelige, ladede partikler: positivt ladede ioner og negativt ladede elektroner. De særlige fænomener, der kendetegner plasmaer, skyldes, at de ladede partikler påvirker hinanden ifølge Coulombs lov. Mens kræfterne mellem neutrale molekyler i en gas har en ganske kort rækkevidde, er Coulombkræfterne langtrækkende: Coulombkraften mellem to ladede partikler aftager kun omvendt proportionalt med afstandskvadratet, og et plasma kan derfor udvise kollektive bevægelsesformer, der ikke optræder i gasser bestående af neutrale partikler.