Grundlagen der Chemie: Stoffe, Gemische und Atomaufbau

Punkt 3: Stoffe und ihre Zusammensetzung

Stoffe bestehen aus gleichen Teilchen (Atomen oder Molekülen).

Aufbau der Teilchen

• Elemente: Moleküle, die nicht in einfachere Stoffe zerlegt werden können.
• Verbindungen: Moleküle, die aus zwei oder mehr Elementen gebildet werden.
• Mischungen: Bestehen aus zwei oder mehreren Stoffen.

Arten von Mischungen

• Homogen: Die Komponenten sind nicht unterscheidbar.
• Heterogen: Die Komponenten sind unterscheidbar.

Gemische können grundsätzlich durch physikalische Methoden getrennt werden.

Methoden zur Trennung von Gemischen

Mechanische Verfahren

• Sedimentation: Die Mischung wird stehen gelassen, bis sich die suspendierten Stoffe am Boden absetzen.
• Dekantieren: Ähnlich wie Sedimentation, wird jedoch verwendet, wenn die Mischung aus Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte besteht.
• Zentrifugation: Beschleunigung der Trennung durch Rotation in einer Zentrifuge.
• Elution: Trennung nach Dichte unter Verwendung eines fließenden Mediums.
• Filtration: Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten durch ein Filtermedium mit Poren.
• Magnettrennung: Wird im Bergbau genutzt, um magnetische Erze abzutrennen.

Kristallisation und Eindampfen

• Kristallisation: Gewinnung von Stoffen (z. B. Meersalz) durch langsames Verdunsten des Lösungsmittels.
• Eindampfen: Schnelles Erhitzen der Lösung in einem Tiegel bis zur Trockne, wenn die Kristallgröße nicht relevant ist.
• Destillation: Erhitzen einer Mischung von Flüssigkeiten, bis diese nacheinander bei ihren jeweiligen Siedepunkten verdampfen.

Lösungen

Lösungen sind stabile, homogene Mischungen.

• Gelöster Stoff: Der Stoff in geringerer Menge.
• Lösungsmittel: Die Komponente in größerer Menge.

Die Löslichkeit eines Stoffes ist die maximale Menge, die sich in 100 g Wasser lösen lässt.

Klassifizierung von Lösungen

• Verdünnt: Die Menge des gelösten Stoffes ist sehr klein im Vergleich zur Löslichkeit.
• Konzentriert: Die Menge des gelösten Stoffes liegt nahe an der Löslichkeitsgrenze.
• Gesättigt: Die maximale Menge des gelösten Stoffes ist erreicht.

Berechnungsformeln

• Masse-% = (Masse des gelösten Stoffes [g] / Masse der Lösung [g]) × 100
• Volumen-% = (Volumen des gelösten Stoffes [cm³] / Volumen der Lösung [cm³]) × 100
• Konzentration (g/L) = Masse des gelösten Stoffes [g] / Volumen der Lösung [L]

Punkt 4: Coulombsches Gesetz

F = K · (q₁ · q₂) / d²

Punkt 5: Atomaufbau

• Ordnungszahl (Z): Anzahl der Protonen.
• Massenzahl (A): Anzahl der Neutronen + Protonen.
• Neutrales Atom: Anzahl der Protonen = Anzahl der Elektronen.

Beispiel