Grundlagen der Chemie: Stoffe, Gesetze und Formeln

Chemische Prinzipien

Chemie ist das Studium der Natur der Materie und der Veränderungen ihrer Natur. Sie befasst sich mit den grundlegenden Eigenschaften der Materie. Körperliche Veränderungen führen nicht zu einer Änderung der Art der Stoffe; chemische Veränderungen bewirken eine Änderung der Stoffart, wenn sie auftreten.

Reiner Stoff (Sustancia pura)

Ein reiner Stoff hat eine bestimmte und konstante Zusammensetzung sowie konstante physikalische und chemische Eigenschaften. Ein reiner Stoff kann nicht durch rein physikalische Methoden in andere Stoffe zerlegt werden.

Mischungen und Trennmethoden

Eine Mischung hat eine unterschiedliche Zusammensetzung und die Komponenten behalten ihre jeweiligen Eigenschaften. Mischungen können heterogen oder homogen sein. Die Bestandteile von Gemischen können durch physikalische Methoden getrennt werden, ohne die Art der Stoffe zu verändern:

• Filtration
• Zentrifugation
• Kristallisation
• Destillation
• Chromatografie
• etc.

Elemente und Verbindungen (Composites)

Element: Eine Substanz, die sich nicht in einfachere Stoffe zerlegen lässt; sie kann sich mit anderen Elementen verbinden, um Verbindungen zu bilden. (Spanisch: Sustancia / Elemento)

Verbindung (Composites): Ein Stoff, der aus zwei oder mehr verschiedenen Elementen besteht.

Wichtige chemische Gesetze

• Gesetz der Erhaltung der Masse (Lavoisier): Bei chemischen Reaktionen bleibt die Masse erhalten.
• Gesetz der konstanten Proportionen (Proust): Wenn zwei Elemente eine Verbindung bilden, geschieht dies stets im gleichen Massenverhältnis.
• Gesetz der multiplen Proportionen (Dalton): Reagiert ein Element mit verschiedenen anderen, so stehen die Massen der anderen Elemente zueinander in einfachen ganzzahligen Verhältnissen.
• Gesetz der Kombination der Volumina (Gay-Lussac): Die Volumina der an einer Reaktion beteiligten Gase stehen unter gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur in einfachen Verhältnissen; dieses Gesetz unterstützte Daltons Atomtheorie.

Atomtheorien und Modelle

Daltons Theorie: Materie besteht aus sehr kleinen, unteilbaren und unveränderlichen Atomen. Alle Atome eines Elements sind gleich und unterscheiden sich von Atomen anderer Elemente durch ihre Eigenschaften. Bei Verbindungen vereinigen sich Atome der Elemente in einfachen, konsistenten, numerischen Verhältnissen. Massen- und molekulare Eigenschaften (z. B. Avogadros Konzept) sind damit verbunden.

Neuere Konzepte: Gaspartikel sind nicht immer einzelne Atome, sondern häufig Gruppen von Atomen (Moleküle) mit fester Zusammensetzung. Unter gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur enthalten gleiche Volumina aller Gase die gleiche Anzahl elementarer Moleküle (Avogadrosches Gesetz). Der heutige Begriff von Partikeln lautet, dass Partikel nicht unbedingt unteilbar sind: Atome bestehen aus Protonen und Neutronen (im Kern) und Elektronen, die den Kern umgeben. Gruppen von Atomen bilden Moleküle, größere Cluster oder Netzwerke.

Begriffe: Element und Verbindung

Begriff Element: Substanz, die aus nur einem Typ von Atomen gebildet ist.

Begriff Verbindung: Substanz, die aus mehr als einer Art von Atomen gebildet ist.

Zusammensetzung und Formeln

Massenprozentuale Zusammensetzung (Composición porcentual): Bei der Zusammensetzung eines reinen Stoffes wird der Anteil eines Elements in Prozent ausgedrückt (Masse des Elements / Gesamtmasse × 100).

Empirische Formel: Zeigt das Verhältnis der Atome der verschiedenen Elemente im Molekül in einfachsten ganzen Zahlenverhältnissen.

Molekülformel / Formel: Gibt die genaue Anzahl der Atome jedes Elements im Molekül der Verbindung an. Die Formelmasse bzw. molare Masse drückt die Summe der relativen Atommassen in der Formel aus.