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Chemie 



- die beiden letzteren sind die Zersetzungs- 

 produkte des ersteren, mit denen es sich ins 

 Gleichgewicht setzt - - enthalt, sind also drei 

 Phasen enthalten, zwei feste und erne gas- 

 formige. Die Anwendung des Begriffs der 

 Phasen hat zu einer wichtigen Regel 

 fur das vollstandige heterogene Gleichgewicht 

 gefiihrt, der sogenannten Gibb s' schen Phasen- 

 regel. Das Kennzeichen fiir ein vollstandiges 

 chemisches Gleichgewicht ist die Tatsache, 

 daB fiir jede Temperatur nur ein bestimmter 

 Druck existiert, bei dem die einzelnen Phasen 

 des Systems sich im Gleichgewicht befinden. 



Urn nun ein chemisches System voll- 

 standig zu beschreiben. muB man die unab- 

 hangigen Bestandteile des Systems und ihre 

 Zahl, die Anzahl der einzelnen Phasen und 

 die Versuchsbedingungen (Temperatur, 

 Druck und Konzentration oder Volum), 

 sowie die ohne Veranderung der Phasenzahl 

 nib'glichen Aendertingen der Versuchsbedin- 

 gungen kennen. Es sei zunachst der Fall 

 betrachtet, daB nur ein Bestandteil, z. B. 

 Wasser, vorhanden ist, und in zwei Phasen, 

 als fliissiges Wasser und als Dampf, auftritt. \ 

 Soil in diesem System entweder der Druck 

 oder die Temperatur geandert werden, so i 

 kann die Aenderung einer dieser GroBen nicht 

 ohne eine bestimmte Aenderung der zweiten 

 erfolgen. Das System ist ,,monovariant". 

 Das aus drei Phasen bestehende System: 

 Calciumkarbonat, Calciumoxyd, Kohlen- 

 saure, hat zwei feste Phasen und eine gas- 

 formige; es besteht aus zwei Bestandteilen, 

 CaO und C0 2 , und ist gleichfalls monovariant. ' 



Hat man in dem ersten System auBer 

 Wasserdampf und fliissigem Wasser noch 

 Eis, so ist es invariant geworden, weil man 

 weder Temperatur noch Druck verandern i 

 kann, ohne eine der Phasen zum Verschwinden 

 zu bringen. Hier hat man drei Phasen und nur 

 einen unabhangigen Bestandteil, das Wasser. 

 Die in diesen Beispielen ausgedriickten Er- 

 fahrungen sind in der Phasenregel verall- 

 gemeinert. Sie lautet: 



Phasen -f- veranderliche Bedingungen 

 : Bestandteile + 2. 



In anderer Formuliernng (Ncrnst) lautet 

 diese Regel: Es bedarf mi n des tens des 

 Zusammenbringens von n verschiedenen Mole- 

 kiilgattungen, um ein aus n + 1 verschie- 

 denen Phasen bestehendes vollstandiges hete- 

 rogenes Gleichgewicht aufbauen zu kb'nnen 

 (vgl. den Artikel ,.Phasenlehre"). 



ne) Stabile, metastabile, pseudo- 

 stabile, labile, passive Zustande. 

 Wenn ein vollstandiges Gleichgewicht in 

 einem chemischen System erreicht ist, so 

 befindet sich dasselbe im stabilen Zustand. 

 Das ist z. B. der Fall, wenn eine Losung mit 

 Bodenkorpern in bezug auf diese Boden- 

 korper gesattigt ist, und die Versuchsbe- 

 dingungen konstant bleiben. Erniedrigt man 



die Temperatur einer gesattigten Losung 

 ohne Boclenkorper, so tritt meist, da die 

 Loslichkeit mit sinkender Temperatur ab- 

 nimmt, eine Ausscheidung des gelosten Kor- 

 pers ein. Haufig aber findet man, daB ge- 

 sattigte Losungen, die sorgfaltig von jeder 

 Spur Bodenkorper befreit sind, auch dann 

 keine Ausscheidung zeigen, wenn eine sole-he 

 nach den Versuchsbedingungen zu erwarten 

 ist, so daB also mehr Substanz in Losung ist, 

 als der Loslichkeit entspricht. Die Losungen 

 befinden sich dann im Zustand der Ueber- 

 sattigung, die mithin keine n Gleichgewichts- 

 zustand vorstellt. Dieser Zustand ist haufig 

 nicht instabil, aber trotzdem vom stabilen 

 prinzipiell verschieden. Man bezeichnet ihn 

 als einen metastabile n Zustand. Solche 

 Zustande treten sehr haufig auf; nicht nur 

 viele Losungen lassen sich leicht iibersattigen, 

 sondern auch Schmelzfllisse lassen sich oft 

 betrachtlich unter den Erstarrungspunkt 

 abkiihlen, ohne daB ein Festwerden eintritt. 

 Man bezeichnet diese Erscheinung als Un- 

 terklihlung; viele Fllissigkeiten konnen 

 iiber ihren Siedepunkt erhitzt werden, ohne 

 daB sie ins Kochen geraten: Ueberhitzung. 

 Alle diese Zustande werden als metastabile 

 betrachtet. Es gelingt meist leicht, den 

 metastabilen Zustand in den stabilen 

 iiberzufuhren. Uebersattigte Losungen und 

 unterkiihlte Schmelzen werden durch starke 

 Erschiitterung oder durch Einimpfen eines 

 Kristallchens des gelosten oder unterkiihlten 

 Stoffes meist fast momentan in den stabilen 

 Zustand gebracht. Bei iiberhitzten Fliissig- 

 keiten gelingt es oft durch Vernichtung der 

 Glatte der GefiiBwandungen, wodurch der 

 ,,Siedeverzug" ermoglicht wird, die Blasen- 

 bildung, das Sieden, hervorzurufen (ein- 

 werfen von Glas- oder Holzstabchen, so- 

 genannter Siedestabchen). Auch die Er- 

 scheinung, daB mit Wasserdampf gesattigte, 

 vollkommen staubfreie Luft beim Abkiihlen 

 keine Nebelbildung zeigt, gehort in das Gebiet 

 der metastabilen Zustande. Besonders 

 interessant ist es, daB es in diesem Falle ge- 

 lingt, durch Erzeugung elektrischer Ladungen 

 (Elektronen) die Uebersattigung aufzuheben. 

 Man kann diese Elektrisierung oder Joni- 

 sierung durch Bestrahlung der Luft mit 

 Kathoden-, Rontgen- oder Radiumstrahlen 

 erzeugen, wobei jede elektrische Ladnng als 

 Kern eines Nebeltropfchens fungiert. Auf 

 dieser Erscheinung beruht eine Methode 

 der Zahlung der elektrischen Ladungen (vgl. 

 die Artikel ,,Fliissigkeiten", ,, Feste 

 Korper", ,, Losungen", ,, Elektronen"). 

 Pseudostabile Zustande oder schein- 

 bare Gleichgewichte sind solche, die sich 

 nicht im stabilen Gleichgewicht befinden, 

 demselben aber mit so geringer Geschwindig- 

 keit zustreben, daB sich die Veranderungen 

 dem Nachweis entziehen. Solche Zustande 



