Feststoffen

Feststoffe sind einer der drei fundamentalen Aggregatzustände der Materie. Sie zeichnen sich durch eine feste Form und ein festes Volumen aus. Die Teilchen bewegen sich nur wenig und bleiben an festen Positionen innerhalb einer Struktur. Im Vergleich zu Flüssigkeiten und Gasen besitzen Feststoffe eine hohe Dichte, geringe Kompressibilität und eine relativ hohe mechanische Stabilität. Die zwischenteilchen Kräfte, wie kovalente, metallische, ionische oder van-der-Waals-Bindungen, bestimmen Struktur und Eigenschaften.

Unter Feststoffen unterscheidet man kristalline Feststoffe, die eine regelmäßige, langreichweitige Ordnungsstruktur in Form eines Kristallgitters besitzen, und amorphe Feststoffe, die diese Ordnung nicht aufweisen. Kristalline Feststoffe zeigen oft anisotrope Eigenschaften, d. h. Eigenschaften hängen von der Richtung ab; amorphe Feststoffe sind meist isotrop und zeigen glasartige Strukturen.

Zu den charakteristischen Eigenschaften zählen Schmelzpunkt, Dichte, Härte, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit sowie Diffusionsvermögen. Feststoffe können durch Abkühlung, Druck, Pressen oder Sintern geformt und veredelt werden. Viele Feststoffe zeigen Polymorphie, d. h. dieselbe chemische Verbindung kann verschiedene Kristallformen einnehmen.

Phaseübergänge: Feststoffe können schmelzen, gefrieren oder sublimieren; ihr Verhalten hängt von Temperatur und Druck ab. Anwendungen finden sich in Metallen und Legierungen, keramischen Werkstoffen, Polymeren, Mineralien, Baustoffen und Katalysatoren. Charakterisierung erfolgt unter anderem durch Röntgenbeugung (XRD) zur Bestimmung der Kristallstruktur und durch Differentialscanningkalorimetrie (DSC) zur Bestimmung von Schmelzpunkten; weitere Methoden umfassen Dichte- und Härteprüfungen. Feststoffe spielen in Wissenschaft, Technik und Umwelt eine zentrale Rolle.