Grundbegriffe der Chemie: Stoffe, Gemische und Trennverfahren

Chemische Stoffe und Gemische

Chemische Stoffe (Reinstoffe)

Chemische Stoffe, auch Reinstoffe genannt, besitzen definierte, charakteristische Eigenschaften.

Gemische

Gemische bestehen aus zwei oder mehr Komponenten von Substanzen.

• Heterogenes Gemisch: Es liegen zwei oder mehr Phasen vor.
• Homogenes Gemisch (Lösung): Es liegt nur eine Phase vor.

Kolloidale Dispersion

Eine kolloidale Dispersion ist ein heterogenes Gemisch, dessen Phasen nur unter dem Mikroskop unterschieden werden können.

• Disperse Phase: Der geringere Anteil; das Absetzen kann unter dem Mikroskop beobachtet werden.
• Dispersionsmittel: Der größere Anteil; stellt die kontinuierliche Phase dar.

Löslichkeit

Die Löslichkeit ist die maximale Menge eines gelösten Stoffes (Solut), die sich in einer bestimmten Menge Lösungsmittel bei einer bestimmten Temperatur lösen lässt.

Wichtige Trennverfahren

Mechanische Trennverfahren

• Filtration: Trennung von Feststoff (S) und Flüssigkeit (L) in heterogenen Gemischen (mittels Filterpapier).
• Dekantieren: Trennung von Feststoff und Flüssigkeit oder von nicht mischbaren Flüssigkeiten (z. B. mittels Trichter).
• Zentrifugation: Ein Trennverfahren zur Beschleunigung der Trennung von Feststoff und Flüssigkeit (mittels Zentrifuge).

Thermische und Chemische Trennverfahren

• Verdampfung: Trennung eines gelösten Feststoffes (S) von der Flüssigkeit (L). (Basiert auf dem Siedepunkt der Flüssigkeit).
• Extraktion:
  • Fest-Flüssig (S/L): Ein Stoff wird mit einem Lösungsmittel extrahiert, in dem nur dieser Stoff löslich ist.
  • Flüssig-Flüssig (L/L): Ein gelöster Stoff wird durch Zugabe eines zweiten, nicht mischbaren Lösungsmittels, das den gelösten Stoff besser anzieht, aus der ursprünglichen Flüssigkeit herausgezogen.
• Kristallisation: Wasser wird verdampft, und beim Abkühlen kristallisiert der gelöste Stoff aus.
• Destillation:
  • Einfache Destillation: Trennt eine Flüssigkeit von einem gelösten Stoff mittels einer Destillationsapparatur.
  • Fraktionierte Destillation: Trennt zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedetemperaturen.
• Chromatographie: Trenntechnik, die auf der unterschiedlichen Absorptionsfähigkeit der Komponenten basiert.

Arten von Stoffen und Veränderungen

Klassifizierung von Substanzen

• Chemische Substanz: Ein reiner Stoff (z. B. Mineralien, aus Pflanzen gewonnen).
• Natürliche Stoffe: Direkt aus Mineralien oder Pflanzen gewonnen.
• Synthetische Stoffe: Im Labor aus einfacheren Substanzen hergestellt.

Physikalische und Chemische Veränderungen

• Physikalische Veränderungen: Veränderungen, die die Natur (Identität) der Substanz nicht verändern.
• Chemische Veränderungen (Chemische Reaktionen): Veränderungen, die die Identität der Substanz verändern.

Zersetzungsprozesse

• Thermische Zersetzung: Ein Stoff wird hohen Temperaturen ausgesetzt und in einfachere Substanzen umgewandelt.
• Elektrolyse: Der Zersetzungsprozess einer Substanz durch Anlegen von elektrischem Strom (über Pole).

Elemente und Verbindungen

Element

Elemente sind die einfachsten Substanzen, deren Atome Moleküle bilden.

Einfache Substanz (Elementarstoff)

Eine einfache Substanz kann nicht in andere Substanzen zerlegt werden und besteht nur aus einer einzigen Art von Element.

Verbindung (Composto)

Eine Verbindung ist ein Stoff, der aus zwei oder mehr kombinierten Elementen gebildet wird und in einfachere Substanzen zerlegt werden kann.

Synthesereaktionen

Reaktionen, bei denen zwei oder mehr einfache Substanzen zu einer Verbindung reagieren.