Grundlagen der Chemie: Gemische, Atome und Isotope

Homogene und heterogene Gemische

Homogen bedeutet, dass Stoffe ein einheitliches Erscheinungsbild haben und auf den ersten Blick keine verschiedenen Komponenten erkennbar sind. Heterogene Gemische scheinen hingegen aus mehreren Stoffen zusammengesetzt zu sein. Eine Lösung ist ein homogenes Gemisch, bestehend aus zwei oder mehr reinen Stoffen, die in unterschiedlichen Mengen vorliegen und durch physikalische Verfahren getrennt werden können. Normalerweise wird die Substanz, die in größerer Menge vorhanden ist, als Lösungsmittel bezeichnet. Die übrigen Stoffe werden als gelöste Stoffe bezeichnet.

Konzentrationen von Lösungen

• Konzentriert: Mit viel gelöstem Stoff (Soluto).
• Verdünnt (Diluida): Mit einer kleinen Menge an gelöstem Stoff.

Reinstoffe und chemische Elemente

Eine reine Substanz ist eine, die nicht durch einen physikalischen Prozess der Trennung in andere Stoffe zerlegt werden kann. Ein Element ist ein reiner Stoff, der nicht in einfachere Stoffe zerlegt werden kann.

Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen

Metalle sind in der Regel aufgrund ihres hohen Schmelz- und Siedepunkts Feststoffe; sie können zu Draht und Blech verarbeitet werden. Im Gegensatz dazu leiten Nichtmetalle (im Originaltext als 'nicht gute Leiter' beschrieben) weder Wärme noch Strom; sie sind in der Regel Gase oder Flüssigkeiten aufgrund ihrer nicht sehr hohen Schmelz- und Siedepunkte.

Der Aufbau des Atoms

Das Atom besteht aus einem zentralen Bereich mit dem Namen Kern, der Protonen und Neutronen enthält, um den sich eine Wolke von Elektronen befindet. In einem Atom entspricht die Anzahl der Elektronen der Anzahl der Protonen; damit sind die Atome elektrisch neutral.

Das Konzept der Ionen

Ein Atom ist neutral, wenn es die gleiche positive wie negative Ladung besitzt. Wenn ein Atom ein Elektron verliert, entsteht ein Überschuss an positiver Ladung, und wenn es eines gewinnt, ist die resultierende Ladung negativ. In beiden Fällen handelt es sich um ein Ion. Ein Ion ist ein Atom oder eine Gruppe von Atomen, die elektrisch geladen sind. Es gibt zwei Arten von Ionen:

• Kation oder positive Ionen (A+): Werden gebildet, wenn ein Atom oder eine Gruppe von Atomen Elektronen verliert.
• Anion oder negative Ionen (A-): Werden gebildet, wenn ein Atom oder eine Gruppe von Atomen ein Elektron gewinnt.

Das Konzept der Isotope

Isotope sind alle Atome des gleichen Elements, die an der gleichen Stelle im Periodensystem zu finden sind, aber eine unterschiedliche Atommasse (A) haben. Das heißt, es sind Atome, die die gleiche Ordnungszahl Z (Anzahl der Protonen im Kern), aber eine unterschiedliche Massenzahl A (Summe der Anzahl der Neutronen und Protonen im Kern) haben. Sie unterscheiden sich also in der Anzahl der Neutronen.

Die Masse eines Elements

Die Masse der meisten Elemente ist keine ganze Zahl, sondern ein Bruchteil der Protonen- oder Neutronenmasse, da fast alle Elemente aus mehreren Isotopen bestehen. Die Masse eines Elements erhält man durch die Berechnung des gewichteten Durchschnitts der Massen der Isotope unter Berücksichtigung des prozentualen Anteils, in dem jedes Isotop vorkommt.