Grundlagen der Chemie: Stoffe, Gesetze, Mol & Avogadro

R. Chemie: Definition der chemischen Reaktion

R. Chemie: Der Prozess, durch den eine oder mehrere Substanzen in einen oder mehrere andere Stoffe umgewandelt werden.

Reine Substanz

Reine Substanz: Eine reine Substanz kann nicht durch physikalische Methoden in andere Arten getrennt werden. Sie hat eine konstante Zusammensetzung.

Element

Element: Eine reine Substanz, die sich durch chemische Vorgänge nicht weiter in einfachere Stoffe zerlegen lässt.

Verbindung

Verbindung: Eine reine Substanz, die aus zwei oder mehr Elementen chemisch gebildet und in festen Proportionen verbunden ist. Sie kann durch chemische Verfahren getrennt werden.

Mischungen

Mischung: Eine Art von Materie, die aus zwei oder mehr Substanzen besteht; wenn diese nicht miteinander reagieren, behalten sie ihre Eigenschaften. Mischungen lassen sich durch physikalische Methoden trennen und haben keine konstante Zusammensetzung.

Homogen und heterogen

Homogen: Komponenten bilden eine einheitliche Phase bzw. eine einheitliche Grundlage.

Heterogen: Mehrere Phasen sind erkennbar; zwei oder mehr Phasen können sichtbar sein.

Physikalische Trennmethoden

Physikalische Methoden:

• Kristallisation: Beruht auf Unterschieden in der Löslichkeit der Bestandteile eines Gemisches; trennt einen Feststoff aus seiner Lösung.
• Filtration: Basierend auf Unterschieden der Partikelgröße; ein Feststoff wird von der Flüssigkeit getrennt.
• Destillation: Basierend auf unterschiedlichen Siedepunkten der Komponenten.
• Dekantation: Basierend auf unterschiedlichen Dichten von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten.

Mol und Molmasse

Mol: Die Stoffmenge, die genauso viele Einzelteilchen enthält wie Atome in 12 g des Kohlenstoffisotops 12C. Ein Mol hat eine Masse in Gramm, deren numerischer Wert mit dem der relativen Molekül- oder Atommasse übereinstimmt. Die Masse von einem Mol einer Substanz wird Molmasse genannt.

Molares Volumen

Molares Volumen: Das Volumen, das ein Mol eines Stoffes bei 0 °C und 1 atm einnimmt. 1 Mol eines idealen Gases nimmt unter diesen Bedingungen ein Volumen von etwa 22,41 L ein. Da 1 Mol jeder Substanz dieselbe Anzahl von Teilchen enthält, nimmt 1 Mol gleichermaßen viele Teilchen ein und unter gleichen Bedingungen dasselbe Volumen (bezüglich idealer Gase).

Gesetze der Stöchiometrie und der Materie

Massenerhaltung: Bei einer chemischen Reaktion wird Materie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt. Das Gewicht der reagierenden Stoffe entspricht dem Gesamtgewicht der gebildeten Stoffe; die Gesamtmasse ändert sich nicht.

Gesetz der konstanten Proportionen

Konstante Proportionen: Wenn zwei oder mehr Elemente chemisch zu Verbindungen reagieren, geschieht dies stets in einem bestimmten, konstanten Massenverhältnis.

Gesetz der multiplen Proportionen

Multiple Proportionen: Wenn zwei Elemente verschiedene Verbindungen miteinander bilden, stehen die Massen des einen Elements, die sich mit einer festen Masse des anderen Elements verbinden, zueinander in einem einfachen Verhältnis ganzer Zahlen.

Daltons Atomtheorie und Kritik

Dalton:

• Die Elemente bestehen aus Atomen.
• Alle Atome eines Elements haben ähnliche Eigenschaften.
• Verbindungen entstehen durch die Vereinigung von Atomen verschiedener Elemente.

Hypothese / moderne Ergänzungen:

1. Atome bestehen aus kleineren Teilchen wie Protonen, Neutronen und Elektronen.
2. Nicht alle Atome desselben Elements haben exakt dieselbe Masse (Isotope existieren).
3. In Kernreaktionen können Atome verändert, erzeugt oder zerstört werden.

Gesetz der kombinierten Volumina und Avogadro

Kombinierte Volumina: Unter gleichen Bedingungen von Temperatur und Druck stehen die Volumina der an einer chemischen Reaktion beteiligten Gase zueinander in einfachen Zahlenverhältnissen. Dieses Gesetz gilt nur für Gase.

Avogadros Hypothese: Bei gleichem Druck und gleicher Temperatur enthalten gleiche Volumina aller Gase dieselbe Anzahl von Molekülen.

Molekülmasse, Atommasse und Zusammensetzung

Molekülmasse: Die Summe der Massen der Atome eines Moleküls.

Atommasse: Die Masse eines Atoms ist der gewichtete Durchschnitt der Massen der Isotope eines Elements, wie sie in der Natur vorkommen.

Massenprozentuale Zusammensetzung: Der Massenanteil (Prozent) jedes Elements, das eine Verbindung bildet.

u (atomare Masseeinheit, UMA): Ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms.