Fest und flüssig zugleich Forscher lösen Rätsel um Wundermetall

Unter großem Druck entwickelt Kalium sonderbare Eigenschaften. Es ist dann fest und flüssig zugleich. Forscher sind sich sicher: Sie haben es mit einem neuen Aggregatzustand zu tun.

Bei der Reaktion von Kalium und Wasser entsteht Gas (Symbolbild)
Philip Evans / Getty Images

Bei der Reaktion von Kalium und Wasser entsteht Gas (Symbolbild)


Fest, flüssig, gasförmig - diese drei Aggregatzustände kennt jeder aus dem Alltag. Um den Unterschied zu begreifen reicht es, Wasser in der Küche zu beobachten. Aus dem Hahn kommt es flüssig, im Gefrierschrank wird es fest, im Wasserkocher gasförmig. Physiker kennen noch andere Aggregatzustände, zum Beispiel Plasma, das aus geladenen Teilchen wie Elektronen besteht.

Inzwischen haben Forscher zudem entdeckt, dass manche Atome unter bestimmten Bedingungen gleichzeitig fest und flüssig sein können. Sie waren sich aber lange nicht ganz sicher, ob das tatsächlich ein neuer Zustand von Materie ist oder einfach nur auftritt, wenn sich Feststoffe verflüssigen.

Physiker um Andreas Hermann von der schottischen University of Edinburgh simulierten nun am Computer, wie sich das Metall Kalium unter extremem Druck verhält. Die meisten Atome ordneten sich demnach in festen Gittern an. Es gab allerdings ein paar Ausnahmen: Statt sich ins Gitter zu setzen, wurden diese Teilchen zur Flüssigkeit, schreiben die Forscher in den "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Vom simplen Metall zur komplexen Struktur

Was dabei entsteht, kann man sich vorstellen wie einen Block aus festem Kalium, aus dem der Stoff in flüssiger Form herausläuft. "Es ist, als würde man einen mit Wasser vollgesogenen Schwamm festhalten, der anfängt zu tropfen - nur, dass der Schwamm auch aus Wasser besteht", erklärt Hermann in "National Geographic".

Die Forscher sind überzeugt, dass es sich bei dem fest-flüssig-Gemisch um einen stabilen Aggregatzustand handelt. Die Atome in den Kalium-Gittern seien fest miteinander verbunden, sodass sie selbst beim Erhitzen stabil bleiben, während die Teilchen außerhalb des Gitters zerfließen.

Kalium sei für ein Metall chemisch recht einfach aufgebaut, sagt Hermann. Doch wenn es fest zusammengepresst würde, entstünden komplexe Strukturen. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass insgesamt etwa ein halbes Dutzend Elemente den besonderen Aggregatzustand annehmen können, darunter auch Natrium. Sie hoffen, Anwendungen zu finden, bei denen sich die besondere Eigenschaft dieser Materialien nutzen lässt.

jme



insgesamt 63 Beiträge
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Seite 1
tailspin 10.04.2019
1. Noch so ein ueberfleussiges Problem
Bisher habe ich mit drei Aggregatzustaenden gut gelebt. Gas -Fliegen, fluessig - Schwimmen, fest - Skilaufen.
lesheinen 10.04.2019
2.
Meine Fantasie versagt an diesem Punkt: feste Flüssigkeit. Das einzige, was ich mir vorstellen kann, ist, dass auch andere Stoffe als Kalium diesen neuen Zustand annehmen können. Ich sehe zumindest keinen Grund, dass sie es nicht tun könnten. Es wurde den Wissenschaftlern mit diesem Phänomen wieder eine Jahrhundertfrage gestellt.
hansulrich47 10.04.2019
3. Das wird immer blöder!
Was hier zunächst wie ein "Forschungsresultat" erschein ist beim genauen Nachlesen nichts als eine Computersimulation. Was dabei herauskommt ist selbstverständlich abhängig von den Daten mit denen das Programm gefüttert wird und was das Programm rechnen kann. Das bedeutet auf deutsch: Alles nur Simulation!!!! Mit 'nem anderen Programm kommt was anderes heraus. Komisch, was heutzutage unter "wissenschaflicher Forschung" so alles läuft! Diese Physiker scheinen sich inzwischen zu langweilen, und spielen deshalb am PC?
helmut.alt 10.04.2019
4. Was ist mit Quecksilber?
Dieses Metall ist bereits bei Raumtemperatur flüssig, kann beim Abkühlen fest werden und kann auch gasförmig gemacht werden. Beim Schmelzen eines festen Metalls hat man eine Mischung von fest/flüssig. Diese Computerstudie konnte offenbar noch nicht realisiert werden. Man spekuliert übrigens, dass selbst das Gas Wasserstoff im festen Zustand und unter hohem Druck, so wie im Planet Jupiter, als Metall vorliegt.
jim_rewop 10.04.2019
5. @tailspin
Es gibt aktuell 4 (physikalische) Aggregatzustände: gasförmig, flüssig, fest und plasma (https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/plasma-der-4-aggregatzustand). Das Kalium fest-flüssig-Gemisch wäre dann der Fünfte.
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