Chemie-Grundlagen: Stoffe, Gemische und Trennverfahren

Chromatographie und Trenntechniken

Die Chromatographie ist eine Technik, die auf der unterschiedlichen Geschwindigkeit basiert, mit der sich die einzelnen Komponenten einer flüssigen Probe über eine poröse Oberfläche bewegen, während das Lösungsmittel durch Kapillarwirkung aufsteigt.

7. Reine Stoffe: Elemente und Verbindungen

Eine reine Substanz, die durch chemische Umwandlungen in einfachere Substanzen zerlegt werden kann, wird als Verbindung bezeichnet. Eine reine Substanz, die nicht in einfachere Stoffe zerlegt werden kann, ist ein Element.

Unterschied zwischen Verbindung und Mischung

Der Zusammenschluss von zwei oder mehr Elementen, um eine Verbindung zu bilden, ist ein anderer Prozess als die Herstellung einer Mischung. Die Bestandteile (Costituyentes) eines Gemisches können in jedem Verhältnis vorliegen und behalten ihre charakteristischen Eigenschaften bei. Die Bestandteile einer Verbindung stehen hingegen immer im gleichen Verhältnis zueinander, und die resultierende Substanz ist eine neue Substanz mit eigenen, unterschiedlichen Eigenschaften.

Trennung von Komponenten einer Verbindung

Wärme und Strom sind die wichtigsten Akteure zum Abbau von chemischen Verbindungen:

• Thermische Zersetzung: Dies zeigt sich zum Beispiel beim Erhitzen von etwas Malachit in einem Reagenzglas, wobei eine Gaswolke und Wasser mit Kalk entstehen.
• Elektrolyse: Dies ist die Zersetzung einer Substanz (in der Regel flüssig oder gelöst) durch den Durchgang von elektrischem Strom.

Berechnung der Konzentration von Lösungen

Die Konzentration kann auf verschiedene Arten angegeben werden:

• a) Gramm pro Liter Lösung: Drückt die Gramm der gelösten Substanz aus, die in jedem Liter der Lösung enthalten sind.
  Konzentration = g gelöster Stoff / Volumen der Lösung in L
• b) Gewichtsprozent: Drückt die Gramm des gelösten Stoffes aus, die in 100 g der Lösung enthalten sind.
  % Gewicht = (Masse gelöster Stoff / Masse Lösung) · 100
  (Masse der Lösung = Masse des gelösten Stoffes + Masse des Lösungsmittels)
• c) Volumenprozent: Ist das Volumen der gelösten Substanz pro 100 Volumenteilen der Lösung.
  % Volumen = (Volumen des gelösten Stoffes / Volumen der Lösung) · 100

5. Die Trennung der Bestandteile einer Lösung

Trennung von gelösten Stoffen in Flüssigkeiten

Hierbei wird die Verdampfung des Lösungsmittels herbeigeführt, woraufhin die Kristallisation des gelösten Stoffes eintritt.

Trennung von Flüssigkeiten in Flüssigkeiten

Um gelöste Komponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten zu trennen, wird die Lösung in einer Destillationsapparatur destilliert, damit die flüchtigere Komponente (volatiler) als erste verdampft.

Trennung von Gasgemischen

• Selektive Lösung: Zur Trennung eines Gasgemisches, wenn sich eines der Gase in einer Flüssigkeit löst.
• Destillation: Dieses Verfahren wird hauptsächlich für die Bestandteile der Luft verwendet:
  • Verflüssigung: Die Luft wird unter hohem Druck verdichtet und darf sich schlagartig ausdehnen, wodurch die Luft verflüssigt wird.
  • Fraktionierte Destillation: Anschließend steigt die Temperatur allmählich an, sodass zuerst der Stickstoff verdampft und danach der Sauerstoff.