Dichteanomalie

Bei den meisten Stoffen nimmt die Dichte mit abnehmender Temperatur zu, auch über eine Aggregatzustandsänderung hinweg. Ein chemischer Stoff zeigt eine Dichteanomalie, wenn sich seine Dichte unterhalb einer bestimmten Temperatur bei Temperaturabnahme verringert, der Stoff sich also bei Abkühlung ausdehnt (negative thermische Ausdehnung).

Dichteanomalien treten bei den chemischen Elementen Antimon, Bismut, Gallium, Germanium, geschmolzenem Lithium,^[1] Plutonium, Silicium und Tellur^[2] auf, ebenfalls bei Legierungen wie Woodsches Metall und Verbindungen wie Zirkoniumwolframat (ZrW₂O₈), ZrV₂O₇, HfV₂O₇ oder Zinkcyanid. Wasser ist der wichtigste Stoff, bei dem eine solche Anomalie auftritt, im Speziellen auch Anomalie des Wassers genannt.^[3] Hier wird zum einen die maximale Dichte des flüssigen Wassers oberhalb von 0 °C erreicht, zum anderen besitzt Eis eine geringere Dichte als flüssiges Wasser. Diese Anomalie tritt nicht bei größerem Umgebungsdruck auf, beispielsweise wird beim isobaren Abkühlen bei konstant 1000 Bar die Dichte des Wassers weiter erhöht.^[4]

Auch manche stark polaren Flüssiggase zeigen Dichteanomalien, z. B. Fluorwasserstoff und Ammoniak. Auch bei der Umwandlung von β-Zinn unterhalb 13,2 °C in eine andere Modifikation (α-Zinn) ändert sich dessen Dichte, hier aber unumkehrbar.

1. ↑ Wolfgang Fratzscher, Hans-Peter Picht: Stoffdaten und Kennwerte der Verfahrenstechnik. Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, DDR 1979/BRD 1993, Daten von Metallschmelzen, Lithium S. 176.
2. ↑ http://iffwww.iff.kfa-juelich.de/~jones/PhysRevB.81.094202.pdf Density variations in liquid tellurium: Roles of rings, chains, and cavities, S. 1.
3. ↑ Anomalie des Wassers. In: Learnattack. Duden, abgerufen am 20. Januar 2022. 
4. ↑ Nist Datenbank: Nist Datenbank. Abgerufen am 9. Februar 2024.