Grundlagen der Chemie: Stoffe, Gemische und Trennverfahren

Grundlagen der Stoffe und Gemische

Definitionen

Was ist eine Mischung?

Eine Mischung ist die Vereinigung von zwei oder mehr Stoffen in unterschiedlichen Proportionen.

Was ist ein reiner Stoff?

Reine Stoffe bestehen aus identischen Teilchen, wie z. B. Wasser, Alkohol oder Sauerstoff.

Was ist eine einfache Substanz (Element)?

Dies sind die Grundstoffe, die den Aufbau der Materie bestimmen.

Was ist eine chemische Verbindung?

Eine Verbindung besteht aus zwei oder mehr Elementen, die chemisch in einem bestimmten Massenverhältnis miteinander verbunden sind.

Typen von Gemischen

Homogene Gemische

Homogene Gemische (Lösungen) sind solche, deren Komponenten mit bloßem Auge nicht zu unterscheiden sind und die in der gesamten Mischung einheitlich aussehen.

Heterogene Gemische

Heterogene Gemische sind solche, deren Komponenten mit bloßem Auge leicht zu unterscheiden sind.

Unterscheidung von Kolloiden und Lösungen

Zur Unterscheidung von Kolloiden und Lösungen wird ein Ultramikroskop verwendet.

Vergleich: Stoffe und Mischungen

Eine Verbindung wird durch chemische Bindungen gebildet, während Mischungen durch physikalische Verbindungen zwischen ihren Bestandteilen entstehen.

Trennverfahren für Gemische

Trennverfahren für Heterogene Gemische

• Filtration

  Besteht aus der Trennung der Komponenten eines Gemisches, das aus zwei Phasen besteht: einer festen und einer flüssigen.

• Dekantieren

  Besteht aus der Trennung von nicht mischbaren Flüssigkeiten oder der Trennung eines unlöslichen Feststoffs in einer Flüssigkeit.

• Magnetisierung

  Besteht darin, ein magnetisches Material von anderen zu trennen, die diese Eigenschaft nicht besitzen.

• Sieben (Screening)

  Besteht aus der Trennung eines Gemisches aus festen Materialien unterschiedlicher Größe.

• Zentrifugation

  Besteht aus der Trennung einer Mischung mit Komponenten unterschiedlicher Dichten.

Trennverfahren für Homogene Gemische

• Destillation

  Besteht aus der Trennung zweier Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, wobei die Dämpfe anschließend durch ein kaltes Rohr kondensiert werden.

• Verdampfung

  Besteht aus der Trennung der Komponenten einer Mischung, bei der ein Feststoff in einer Flüssigkeit gelöst ist.

• Kristallisation

  Dient zur Reinigung einer Substanz durch Bildung von Kristallen.

Konzentration von Lösungen (Qualitative Aspekte)

Verdünnt

Enthält eine kleine Menge des gelösten Stoffes im Vergleich zu anderen Lösungen gleicher Art.

Konzentriert

Enthält eine größere Menge an gelöstem Stoff.

Gesättigt

Enthält die maximale Menge an gelöstem Stoff, die bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur gelöst werden kann.

Übersättigt

Enthält einen Überschuss an gelöstem Stoff bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck.

Ungesättigt

Enthält weniger gelösten Stoff als die maximal mögliche Menge.

Elemente und Chemische Verbindungen

Elemente im Periodensystem

Elemente werden in Metalle, Nichtmetalle und Metalloide eingeteilt.

Chemische Bindungen

Chemische Bindungen entstehen, wenn Elemente miteinander reagieren.

Zerlegung von Verbindungen

Verbindungen können zerlegt werden durch:

• Thermische Zersetzung
• Elektrische Zersetzung (Elektrolyse)

Anorganische Verbindungen

Anorganische Verbindungen sind sehr vielfältig und werden durch chemische Formeln dargestellt:

• Oxide

  Entstehen aus der Verbindung von Sauerstoff mit einem Metall oder Nichtmetall.

• Säuren

  Entstehen aus der Verbindung eines Nichtmetalls mit Wasser.

• Basen (Hydroxide)

  Entstehen aus der Verbindung eines Metalls mit Wasser.

• Salze

  Entstehen aus der Vereinigung einer Säure mit einer Base.

Spezielle Elemente und Eigenschaften

Elemente der Geosphäre

Wichtige Elemente sind: Wasserstoff, Eisen, Silizium, Chlor, Natrium und Gase.

Elemente des Lebens (Bioelemente)

Wichtige Elemente sind: Kohlenstoff, Stickstoff, Natrium, Chlorid sowie Makro- und Mikronährstoffe.

Giftige Elemente für den Körper

Zu den giftigen Elementen zählen: Blei, Arsen und Quecksilber.

Physikalische und Mechanische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Metalle besitzen physikalische Eigenschaften wie elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Helligkeit (Glanz).

Mechanische Eigenschaften

Wichtige mechanische Eigenschaften sind: Härte, Formbarkeit und Duktilität.