Aggregatzustände, Lösungen und chemische Elemente: Grundlagen

Aggregatzustände der Materie

Feststoff: Konstantes Volumen und Form, geringe Kompressibilität, hohe Dichte, starr und schwer zu komprimieren. Die Teilchen ziehen sich sehr stark an, stehen fest zusammen, nehmen feste Positionen ein und führen nur Schwingungen aus.

Flüssigkeit: Nicht starr, schwer zu komprimieren, konstantes Volumen, variable Form, in der Regel hohe Dichte. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen sind intensiv, sie stehen jedoch nicht so fest zusammen, nehmen keine festen Positionen ein und können sich verschieben.

Gas: Lässt sich leicht ausdehnen und komprimieren, variable Form, sehr geringe Dichte. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen sind vernachlässigbar, die Teilchen sind sehr weit voneinander entfernt (völlige Unordnung) und bewegen sich frei und elastisch in alle Richtungen.

Gasgesetze

• Gesetz von Boyle-Mariotti: Bei konstanter Temperatur ist das Produkt aus Druck und Volumen eines Gases konstant.
• Gesetz von Gay-Lussac: Bei konstantem Druck ist das Volumen eines Gases direkt proportional zur absoluten Temperatur.

Stoffgemische und Lösungen

Stoffe können heterogen oder homogen sein: Lösungen oder reine Substanzen (Elemente und Verbindungen).

Eine gesättigte Lösung kann bei einer bestimmten Temperatur keinen weiteren Gelösten Stoff mehr aufnehmen.

Einflussfaktoren auf die Löslichkeit

• Die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten nimmt mit steigendem Druck zu und mit steigender Temperatur ab.
• Die Löslichkeit von Feststoffen in Flüssigkeiten nimmt in der Regel mit steigender Temperatur zu.
• Lösungsgeschwindigkeit: Eine größere Kontaktoberfläche und kräftiges Rühren beschleunigen den Auflösungsvorgang.

Historische Grundlagen der Atomtheorie

John Dalton

John Dalton (1766–1844) stellte im Jahre 1808 die Atomtheorie auf, um die Gesetze der chemischen Reaktionen zu erklären.

Amedeo Avogadro

Amedeo Avogadro (1776–1856) unterschied 1811 zwischen Atomen und Molekülen und erweiterte damit Daltons Überlegungen.

Biochemische Grundlagen

Biomoleküle

• Anorganische Stoffe: Mineralien, Salzwasser.
• Organische Stoffe: Kohlenhydrate, Proteine, Lipide, Fettsäuren und Nukleinsäuren.

Mengenelemente und Spurenelemente

Die biologischen Grundlagen des Lebens basieren auf folgenden Elementen: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kalium, Calcium, Eisen, Phosphor, Magnesium, Natrium und Chlor.

Chemische Symbole

Wichtige Elemente und ihre Symbole im Überblick:

Ag (Silber), Al (Aluminium), Ar (Argon), As (Arsen), Au (Gold), B (Bor), Ba (Barium), Bi (Wismut), Br (Brom), C (Kohlenstoff), Ca (Calcium), Cd (Cadmium), Cl (Chlor), Co (Kobalt), Cr (Chrom), Cu (Kupfer), F (Fluor), Fe (Eisen), Ga (Gallium), Ge (Germanium), H (Wasserstoff), He (Helium), Hg (Quecksilber), I (Iod), Ir (Iridium), K (Kalium), Kr (Krypton), La (Lanthan), Li (Lithium), Mg (Magnesium), Mn (Mangan), N (Stickstoff), Na (Natrium), Ni (Nickel), O (Sauerstoff), P (Phosphor), Pb (Blei), Pd (Palladium), Pt (Platin), Pu (Plutonium), Ra (Radium), Rb (Rubidium), Rh (Rhodium), S (Schwefel), Sb (Antimon), Se (Selen), Si (Silizium), Sn (Zinn), Sr (Strontium), Te (Tellur), Ti (Titan), U (Uran), V (Vanadium), W (Wolfram), Xe (Xenon), Zn (Zink).