Grundlagen der Chemie: Materialien, Mischungen und Reine Stoffe

Materialien und Stoffsysteme: Grundlagen

Ein Material besteht aus einer Reihe miteinander verknüpfter Elemente, die als Einheit für wissenschaftliche Studien betrachtet werden. Materialsysteme können homogen oder heterogen sein.

Homogene und Heterogene Systeme

In einem homogenen System sind die verschiedenen Bestandteile (Stoffe) mit bloßem Auge nicht unterscheidbar. Beispiele hierfür sind Luft, Parfüm, Haushaltsgas oder Medizin.

In einem heterogenen System können die unterschiedlichen Substanzen bereits auf den ersten Blick erkannt werden. Beispiele: Paella, Wasser und Öl, oder Wasser und Schwefel.

Mischungen und Lösungen

Eine Mischung ist ein homogenes oder heterogenes Material, dessen Bestandteile durch physikalische Prozesse voneinander getrennt werden können.

Eine Lösung ist ein homogenes Gemisch, das aus zwei oder mehr Substanzen in unterschiedlichen Mengen besteht und ebenfalls durch physikalische Prozesse getrennt werden kann.

In einer Lösung wird die Substanz, die im größeren Anteil vorhanden ist, als Lösungsmittel bezeichnet. Die anderen Substanzen sind die gelösten Stoffe (Solute).

Trennung von Stoffgemischen

Zur Trennung der Bestandteile einer Mischung müssen physikalische Verfahren angewendet werden, welche die chemische Natur der Stoffe nicht verändern.

Die gängigsten Trennverfahren für Mischungen sind:

• Sieben (Screening)
• Filtration
• Magnetische Trennung
• Absetzen (Sedimentation)
• Kristallisation
• Fällung (Präzipitation)
• Destillation

Reine Stoffe: Definition und Eigenschaften

Ein reiner Stoff ist ein Material, dessen Komponenten nicht durch physikalische Mittel getrennt werden können. Charakteristische Eigenschaften reiner Substanzen dienen dazu, sie von anderen reinen Stoffen zu unterscheiden.

Die am häufigsten verwendeten Unterscheidungsmerkmale reiner Stoffe sind:

• Schmelzpunkt
• Siedepunkt
• Dichte

Elemente und Chemische Verbindungen

Reine Stoffe werden in Elemente (einfache Stoffe) und Verbindungen (zusammengesetzte Stoffe) unterteilt.

Ein Element ist eine reine Substanz, die nicht in einfachere Stoffe zerlegt werden kann. Ein einfacher Stoff (z. B. Diamant, Graphit) wird durch ein einziges Element gebildet.

Elemente können sich miteinander verbinden, um Verbindungen zu bilden. Eine Verbindung ist eine reine Substanz, die mithilfe chemischer Prozesse in einfachere Substanzen zerlegt werden kann.

Die Primärelemente des Universums

Die primären Elemente des Universums sind Wasserstoff (H) und Helium (He). Der Großteil des Wasserstoffs auf der Erde liegt in Kombination mit Sauerstoff als Wasser vor. Helium ist ein Edelgas, das heißt, es reagiert oder kombiniert sich nicht leicht mit anderen Elementen. Ein Beispiel für einen einfachen Stoff ist Ozon (O₃).