Fasen van stoffen

Water is een stof waar je in het dagelijkse leven veel mee in aanraking komt, in verschillende vormen: als ijs, als vloeibaar water en als waterdamp. Net als de meeste andere stoffen kan water verschillende fasen hebben.

De fasen van stoffen

Stoffen kunnen in verschillende toestanden voorkomen. Dit worden ook wel fasen genoemd. De drie fasen die we onderscheiden zijn: vast, vloeibaar en gasvormig. In welke fase een stof zich bevindt hangt af van de snelheid waarmee de deeltjes (moleculen, atomen) in de stof bewegen en hoe groot de aantrekkingskracht tussen de deeltjes is:

• In een vaste stof is er een grote aantrekkingskracht tussen de deeltjes. Daarom blijven ze op hun plek liggen en bewegen (trillen) ze op die plaats. Dit zorgt voor een mooie, gestructureerde, opeenstapeling van deeltjes. De stof bevindt zich dan in de vaste fase.
• In een vloeistof bewegen de deeltjes sneller, waardoor ze af en toe los kunnen komen uit de aantrekkingskracht van andere deeltjes. De deeltjes kunnen zich dus verplaatsen, maar blijven aangetrokken worden door de andere deeltjes. De stof bevindt zich dan in de vloeibare fase.
• In een gas bewegen de deeltjes nog veel sneller. De bewegende deeltjes worden niet meer tegengehouden door de onderlinge aantrekkingskrachten, waardoor ze grote afstanden af kunnen leggen. De stof bevindt zich dan in de gasvormige fase. Er zit heel veel ruimte tussen de deeltjes, je kunt een gas daarom niet zien.

Faseovergangen

Wanneer een stof van de ene fase naar een andere fase overgaat noemen we dat een faseovergang. Elke faseovergang heeft een eigen naam:

• Smelten is de overgang van de vaste fase naar de vloeibare fase.
• Stollen is de overgang van de vloeibare fase naar de vaste fase.
• Verdampen is de overgang van de vloeibare fase naar de gasvormige fase.
• Condenseren is de overgang van de gasvormige fase naar de vloeibare fase.
• Rijpen is de rechtstreekse overgang van de gasvormige fase naar de vaste fase.
• Sublimeren is de rechtstreekse overgang van de vaste fase naar de gasvormige fase.

Deze faseovergangen kunnen overzichtelijk weergegeven worden in de fasedriehoek.

Smeltpunt en kookpunt

Wanneer je een vaste stof, bijvoorbeeld ijs, verwarmt stop je warmte (energie) in die stof. Hierdoor gaan de deeltjes sneller trillen en wordt de temperatuur hoger. Maar vanaf een bepaald moment wordt de warmte niet meer gebruikt om de deeltjes sneller te laten trillen, maar om ze 'uit elkaar te trekken' zodat ze vrijer kunnen gaan bewegen. Dit is de overgang van een vaste stof naar een vloeistof. Tijdens de overgang verandert de temperatuur even niet. Deze temperatuur wordt het smeltpunt genoemd: het smeltpunt is de temperatuur waarbij de faseovergang van vast naar vloeibaar plaatsvindt. Pas wanneer alle vaste stof gesmolten is wordt de warmte weer gebruikt om de temperatuur van de vloeistof te laten stijgen.

Wanneer je vervolgens verder gaat met het verwarmen van de stof gebeurt er bij het kookpunt iets soortgelijks: de warmte wordt dan gebruikt om de deeltjes in de vloeistof nog verder uit elkaar te halen zodat ze los van elkaar kunnen bewegen in een gas. Pas wanneer alle deeltjes los van elkaar zijn gaat de temperatuur van het gas weer stijgen. Het kookpunt is dus de temperatuur waarbij de faseovergang van vloeibaar naar gasvormig plaatsvindt.

Andere stoffen

Het smeltpunt en het kookpunt zijn stofeigenschappen. Dit betekent dat elke stof zijn eigen smeltpunt en kookpunt heeft, deze kun je opzoeken in een tabel. Het smeltpunt en kookpunt helpen je dus ook om een stof te herkennen. Alleen zuivere stoffen (stoffen die maar uit één soort deeltjes bestaan) hebben een smeltpunt en kookpunt. Mengsels (stoffen die uit meerdere soorten deeltjes bestaan) hebben een smelttraject en een kooktraject.

Condensatiepunt en stolpunt

Wanneer een gas afgekoeld wordt, dus de temperatuur daalt, vindt het omgekeerde proces plaats. Het zal eerst condenseren: het condensatiepunt is de temperatuur waarbij de faseovergang van gasvormig naar vloeibaar plaatsvindt. Dit is dezelfde temperatuur als het kookpunt. Wanneer een vloeistof wordt afgekoeld gaat deze uiteindelijk stollen. Dat gebeurt bij het stolpunt: de temperatuur waarbij de faseovergang van vloeibaar naar vast plaatsvindt. Dit is dezelfde temperatuur als het smeltpunt.

Bronvermelding afbeeldingen

IJsberg: Rita Willaert, Flickr - https://www.flickr.com/photos/rietje/ - licentie CC BY-NC 2.0
Blok ijs: Fruggo, Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blok_ijs.JPG - licentie CC BY 1.0 NL
Vloeibaar water: Rawpixel, LSE - https://www.lse.ac.uk/granthaminstitute/news/a-behavioural-lens-could-refresh-approaches-to-water-security/ - publiek domein
Fluitketel: PxHere - https://pxhere.com/nl/photo/751496 - publiek domein
Drie fasen van stoffen: Yelod, Wikimedia Commons (bewerkt) - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:States_of_matter_En.svg - licentie CC BY-SA 3.0
Faseovergangen: Firkin, OpenClipArt (bewerkt) - https://openclipart.org/detail/304032/four-states-of-matter-us-spelling - publiek domein
IJzer smelten: Meoglobal, Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eriyik_alt%C4%B1n.jpg - licentie CC BY-SA 3.0
Condens: Miriam Espacio, Freerange Stock - https://freerangestock.com/photos/170341/condensation-on-glass-with-blurred-background.html - publiek domein
Kaarsen: Alan Levine, Flickr - https://www.flickr.com/photos/cogdog/ - licentie CC BY 2.0
Rijp op gras: PXHere - https://pxhere.com/nl/photo/1361856 - publiek domein
Smeltend ijs: ~Jar{}, Flickr - https://www.flickr.com/photos/jariceiii/ - licentie CC BY 2.0
Kokend water: Scott Akerman, Flickr - https://www.flickr.com/photos/sterlic/ - licentie CC BY 2.0
Grafieken smelten en verdampen: Alles Is Scheikunde - https://scheikundeklas.nl/alles/zuiver-of-mengsel/

Wat vind je van deze uitleg?

Reageer of stel een vraag