Grundlagen der Chemie: Materie, Zustände und Gemische

Eigenschaften der Aggregatzustände

Gase

Ein Gas tendiert dazu, das gesamte Volumen des Behälters einzunehmen. Die Masse des Gases bleibt dabei gleich, auch wenn sich die Größe des Behälters ändert. Gase reagieren sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen.

Flüssigkeiten

Flüssigkeiten haben ein konstantes Volumen. Sie passen sich der Form des Behälters an. Sie dehnen sich bei Erwärmung viel weniger aus als Gase.

Feststoffe

Feststoffe haben ein festes Volumen und eine feste Form. Sie dehnen sich bei Erwärmung konstant aus, aber weniger als Flüssigkeiten.

Phasenübergänge (Zustandsänderungen)

Verdunstung (Evaporation)

Der Übergang von Flüssigkeit zu Gas tritt nur an der Oberfläche der Flüssigkeit auf.

Kochen (Sieden)

Beim Kochen findet die Zustandsänderung innerhalb der gesamten Flüssigkeit statt. Das gebildete Gas steigt in Form von Blasen auf und entweicht an der Oberfläche.

Wichtige Zustandsübergänge

• Fest zu Flüssig: Schmelzen (Fusion)
• Flüssig zu Gas/Dampf: Verdampfung
• Fest zu Gas/Dampf: Sublimation
• Gas/Dampf zu Fest: Resublimation (oder Deposition)
• Gas/Dampf zu Flüssig: Kondensation

Reinstoffe und Elemente

Reinstoffe besitzen spezifische Eigenschaften, die sie von anderen Stoffen unterscheiden.

• Verbindungen: Reinstoffe, die in einfachere Bestandteile zerlegt werden können.
• Elemente: Reine Stoffe, die chemisch nicht in einfachere Bestandteile zerlegt werden können.

Beispiele für Elemente

• Wasserstoff (H): Er ist das häufigste chemische Element im Universum, ist ein Gas bei Raumtemperatur und kommt in großer Zahl in Sternen vor.
• Helium (He): Es ist farb-, geruch- und geschmacklos.

Atome und Materiestruktur

Die Materie besteht aus Teilchen. Alles, was wir riechen, sehen und berühren, besteht aus Teilchen, die entweder Atome oder Moleküle sein können.

Teilchenstruktur von Flüssigkeiten

Flüssigkeiten bestehen aus Teilchen, zwischen denen Anziehungskräfte wirken. Diese Kräfte verhindern, dass die Teilchen zu weit voneinander getrennt werden. Die Teilchenbewegung ist zwar eingeschränkt, aber eine freie Bewegung ist gestattet.

Teilchenstruktur von Feststoffen

Feststoffe bestehen aus sehr eng angeordneten Teilchen. Die Anziehungskräfte sind stärker als in Flüssigkeiten. Die Teilchen schwingen um eine feste Position.

Gemische und Löslichkeit

Das Konzept des Gemischs

In den meisten Fällen finden wir in der Natur Gemische. Jede Substanz in einem Gemisch behält ihre Identität und ihre eigenen Eigenschaften. Die Stoffe in dem Gemisch werden als Komponenten bezeichnet.

Arten von Gemischen

• Homogene Gemische: Die Komponenten sind nicht voneinander unterscheidbar.
• Heterogene Gemische: Die Komponenten sind mit bloßem Auge unterscheidbar.

Lösungen

Eine Lösung ist ein homogenes Gemisch aus einem Lösungsmittel und einem gelösten Stoff (Solut). Sowohl der gelöste Stoff als auch das Lösungsmittel können flüssig, fest oder gasförmig sein.

Löslichkeit

Der Wert der Löslichkeit hängt vom Lösungsmittel und der Temperatur ab.

• Die Löslichkeit von Feststoffen variiert mit der Temperatur und nimmt meist zu.
• Die Löslichkeit von Gasen nimmt mit steigender Temperatur ab.