Festkörper
Fest ist einer der drei gemeinsamen Aggregatzustände der Materie. Die Moleküle in Festkörpern sind eng miteinander verbunden, sie können nur schwingen. Das bedeutet, dass Festkörper eine bestimmte Form haben, die sich nur dann ändert, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Dies ist anders als bei Flüssigkeiten und Gasen, die sich zufällig bewegen, ein Vorgang, der als Strömung bezeichnet wird.
Wenn ein Feststoff zu einer Flüssigkeit wird, nennt man dies Schmelzen. Flüssigkeiten werden durch Gefrieren fest. Einige Feststoffe, wie Trockeneis, können sich in Gas verwandeln, ohne vorher flüssig zu werden. Dies nennt man Sublimation.
Ein Diagramm, das zeigt, wie Moleküle in einem Festkörper angeordnet sind.
Arten von Festkörpern
Die Kräfte zwischen den Atomen in einem Festkörper können viele Formen annehmen. Zum Beispiel besteht ein Kristall aus Natriumchlorid (Kochsalz) aus ionischem Natrium und Chlor, die durch ionische Bindungen zusammengehalten werden. In Diamant oder Silizium teilen sich die Atome Elektronen und gehen kovalente Bindungen ein. In Metallen werden die Elektronen in metallischen Bindungen geteilt. Einige Festkörper werden, wie die meisten organischen Verbindungen, durch "van-der-Waals-Kräfte" zusammengehalten, die aus der Polarisation der elektronischen Ladungswolke auf jedem Molekül entstehen. Die Unähnlichkeiten zwischen den Festkörpertypen ergeben sich aus den Unterschieden zwischen ihren Bindungen.
Metalle
Die meisten Metalle sind starke, dichte und gut leitende Strom- und Wärmeleiter. Die Masse der Elemente im Periodensystem, d.h. der Elemente links von einer diagonalen Linie, die von Bor zu Polonium gezogen wird, sind Metalle. Mischungen aus zwei oder mehr Elementen, in denen die große Komponente ein Metall ist, werden als Legierungen bezeichnet.
Seit prähistorischen Zeiten haben die Menschen Metalle für viele Zwecke verwendet. Die Stärke und Verlässlichkeit von Metallen hat zu ihrer weitverbreiteten Verwendung bei der Herstellung von Gebäuden und anderen Dingen sowie in den meisten Fahrzeugen, vielen Werkzeugen, Rohren, Straßenschildern und Eisenbahnschienen geführt. Eisen und Aluminium sind die beiden am häufigsten verwendeten Metalle. Sie sind auch die am häufigsten verwendeten Metalle in der Erdkruste. Eisen wird am häufigsten in Form einer Legierung, Stahl, verwendet, die bis zu 2,1% Kohlenstoff enthält, wodurch sie viel härter ist als reines Eisen.
Da Metalle gute elektrische Leiter sind, sind sie wertvoll für elektrische Werkzeuge und für die Übertragung von elektrischem Strom über große Entfernungen mit geringem Energieverlust. Aus diesem Grund sind elektrische Stromnetze auf Metallkabel angewiesen, um Strom zu erhalten. Elektrische Systeme in Privathaushalten zum Beispiel werden wegen ihrer guten Leitfähigkeit mit Kupfer verdrahtet. Die hohe Wärmeleitfähigkeit der meisten Metalle macht sie auch für Herdplatten-Kochgeschirr nützlich.
Mineralien
Mineralien sind natürliche Feststoffe, die durch viele geologische Prozesse unter hohem Druck entstanden sind. Um als ein echtes Mineral betrachtet zu werden, muss eine Substanz eine Kristallstruktur mit durchgehend gleichförmigen physikalischen Eigenschaften aufweisen. Mineralien unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung von reinen Elementen und einfachen Salzen bis hin zu sehr komplexen Silikaten mit Tausenden von bekannten Formen. Im Gegensatz dazu ist eine Gesteinsprobe eine zufällige Ansammlung von Mineralien und/oder Mineraloiden und hat keine spezifische chemische Zusammensetzung. Die meisten Gesteine der Erdkruste enthalten Quarz (kristallines SiO2), Feldspat, Glimmer, Chlorit, Kaolin, Kalzit, Epidot, Olivin, Augit, Hornblende, Magnetit, Hämatit, Limonit und einige andere Mineralien. Einige Mineralien wie Quarz, Glimmer oder Feldspat sind weit verbreitet, während andere nur an wenigen Orten auf der Welt gefunden wurden. Die bei weitem größte Gruppe von Mineralien sind die Silikate (die meisten Gesteine sind ≥95% Silikate), die größtenteils aus Silizium und Sauerstoff bestehen, auch mit Ionen von Aluminium, Magnesium, Eisen, Kalzium und anderen Metallen.
Die Spitze des New Yorker Chrysler Building, des höchsten stahlunterstützten Backsteingebäudes der Welt.
Eine Sammlung verschiedener Mineralien.
Verwandte Seiten
