Een stof kan in verschillende aggregatietoestanden (fase) voorkomen zoals: gas (g), vloeistof (l) of vast (s). In elke fase blijft het dezelfde stof. De fase van een stof is bepalend voor de mate van bewegingsvrijheid van de atomen, ionen of moleculen. In een vaste stof zitten de atomen dicht bijeen op vaste locaties, de atomen trillen rond een gemiddelde locatie. Als de temperatuur in een stof stijgt, gaat de vaste stof over in een vloeistof. In een vloeistof zitten de atomen nog steeds dicht bijeen, maar ze kunnen nu over elkaar heen bewegen en dus wijzigt hun locatie onder invloed van een kracht op de vloeistof. Stijgt de temperatuur verder, dan raken de atomen volledig los van elkaar. Ze bewegen daarna vrij door de ruimte en botsen met elkaar: een gas.
Aggregatietoestand g: Gas l: Vloeistof s: Vaste stof
De overgang van de ene fase naar de andere fase heet een faseovergang. We onderscheiden:
De faseovergangen. G staat voor gasvormig, L voor vloeibaar en S voor vast
Faseovergang
Elke stof heeft zijn eigen unieke smeltpunt/stolpunt en kookpunt bij een constante druk. Dit zijn dus intensieve , fysische eigenschappen.
Het smeltpunt of stolpunt van een stof is de temperatuur waarbij de stof zowel in vaste als vloeibare fase naast elkaar kan blijven bestaan. Voor water is het smeltpunt 0 °C of 273 K (bij een druk van 1 bar). Is de temperatuur hoger dan het smeltpunt dan kan de vaste toestand niet bestaan, onder het smeltpunt kan de vloeibare toestand op zich wel bestaan maar deze toestand is dan niet stabiel.
Een vloeistof verdampt geleidelijk aan het oppervlak. Bij het verhogen van de temperatuur tot aan het kookpunt treedt totale verdamping op door heel de vloeistof. Dit blijkt bij het koken van water waarbij door de vloeistof heen waterdampbellen ontstaan. Het kookpunt van water (bij een druk van 1 bar) is 100 °C of 373 K.
Smeltpunt Stolpunt Kookpunt
De druk bepaalt het smeltpunt en kookpunt. Het kookpunt is meer gevoelig voor druk dan het smeltpunt. Bij een hogere druk stijgt het kookpunt; bij een lagere druk daalt het kookpunt. Een snelkookpan maakt hiervan gebruik door een hogere druk toe te laten (tot 2 bar) waardoor het kookpunt van water stijgt naar 120°C. Bij deze hogere temperatuur worden gerechten sneller gaar.
Omdat de druk op zeeniveau meestal erg dicht in de buurt van 1 bar ligt, is afgesproken deze druk altijd te gebruiken bij het opgeven van smelt- en kookpunten. Dit is de standaard. Deze druk wordt daarom standaarddruk genoemd en aangegeven met p0. De vermelding dat de gepubliceerde temperatuur bij standaarddruk bepaald is, betekent ook dat waarde 1 bar niet meer uitdrukkelijk vermeld hoeft te worden.
Faseovergang en druk
Sublimatie is de directe faseovergang van een stof uit de vaste fase naar een gasvormige fase. Zo kan bijvoorbeeld ijs in strenge winters, bij erg droog weer, direct sublimeren naar de gasvormige fase. Daarbij wordt de vloeibare fase dus overgeslagen. Dit verschijnsel wordt ook wel vervluchtigen genoemd. Bij overgang van gas direct naar vaste stof spreekt men van desublimeren of van verrijpen.
Sublimatie Desublimatie Rijp
Een smelt- respectievelijk kookcurve laat het verloop zien van de temperatuur van een stof als functie van de tijd bij voortdurende toevoeging van warmte (onder overigens gelijkblijvende druk van 1 bar). Uit een dergelijke curve voor een zuivere stof blijkt dat de temperatuur stijgt zolang die lager is dan het smeltpunt. Wanneer de temperatuur het smeltpunt heeft bereikt, zal ze constant blijven totdat de volledige hoeveelheid van de stof is overgegaan in de vloeibare fase. Daarna stijgt de temperatuur weer totdat het kookpunt is bereikt. De temperatuur blijft constant bij het kookpunt totdat de volledige hoeveelheid van de stof is verdampt, om daarna weer te stijgen.
