Grundlagen der Chemie und Physik: Materie, Phasen & Reaktionen

Wissenschaftliche Methode: Schritte & Phasen

Die wissenschaftliche Methode umfasst folgende Etappen:

• Beobachtung
• Formulierung von Hypothesen
• Experimente
• Analyse der Ergebnisse

Was ist Materie? Definition & Eigenschaften

Materie ist alles, was Masse besitzt und ein Volumen einnimmt.

Wesentliche Merkmale der Materie

• Masse
• Volumen
• Dichte

Aggregatzustände der Materie

Die Materie kann in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen:

• Fest: Masse, Volumen und Form sind konstant.
• Flüssig: Masse und Volumen sind konstant, die Form ist variabel und kann fließen.
• Gasförmig: Masse ist konstant, Volumen und Form sind variabel und kann fließen.

Phasenübergänge: Vom Festen zum Flüssigen (Schmelzen)

Beim Schmelzen (Fusion) steigt die Temperatur, wodurch sich die Geschwindigkeit der Teilchen so weit erhöht, dass einige von ihnen die Anziehungskräfte überwinden und ihre Gitterposition verlassen können.

Phasenübergänge: Vom Flüssigen zum Gasförmigen (Sieden)

Beim Sieden (Kochen) erhöht sich bei steigender Temperatur die durchschnittliche Geschwindigkeit der Flüssigkeitspartikel, sodass immer mehr von ihnen entweichen und zu Gas werden können.

Phasenübergänge: Vom Flüssigen zum Gasförmigen (Verdunstung)

Verdunstung findet bei jeder Temperatur ausschließlich an der Oberfläche einer Flüssigkeit statt.

Phasenübergänge: Vom Festen zum Gasförmigen (Sublimation)

Bei der Sublimation besitzen ein Teil der Partikel auf der Oberfläche fester Stoffe genug Energie, um direkt in den gasförmigen Zustand überzugehen (Dampf), ohne dass der Feststoff schmilzt.

Trennung von heterogenen Gemischen

Heterogene Gemische können durch verschiedene physikalische Verfahren getrennt werden.

Filtration

Die Filtration dient zur Trennung eines unlöslichen Feststoffs von einer Flüssigkeit, z. B. Wasser und Sand.

1. Falten Sie ein kreisförmiges Filterpapier und legen Sie es in den Filtrationstrichter. Stellen Sie sicher, dass die Ränder des Filters nicht unter den Trichter ragen.
2. Gießen Sie die Mischung langsam entlang eines Glasstabs in den Trichter, wobei der Stab leicht auf das Filterpapier trifft.

Dekantieren

Das Dekantieren ermöglicht die Trennung von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, wie z. B. Öl und Wasser.

1. Geben Sie die Mischung in einen Scheidetrichter und lassen Sie sie stehen, damit sich die zu trennenden Stoffe voneinander absetzen können.
2. Öffnen Sie den Hahn und lassen Sie die dichtere Flüssigkeit abfließen. Die enge Röhre ermöglicht es, die Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten genau zu beobachten.
3. Sobald die dichtere Flüssigkeit vollständig abgelaufen ist, schließen Sie den Hahn.

Magnetische Trennung

Die magnetische Trennung wird angewendet, um magnetische von nicht-magnetischen Stoffen zu trennen.

Chemische Reaktion: Definition & Grundlagen

Eine chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem eine oder mehrere Ausgangssubstanzen, sogenannte Reaktanten, in einen oder mehrere neue Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften, die sogenannten Produkte, umgewandelt werden.

Ionen: Kationen & Anionen

Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Atom oder eine Gruppe von Atomen. Ein positiv geladenes Ion wird als Kation bezeichnet, ein negativ geladenes Ion als Anion. Die Ionenbildung aus neutralen Atomen ist im Wesentlichen ein Prozess des Gewinns oder Verlusts von Elektronen.