Grundlagen der Chemie: Stoffe, Mischungen und Atome

Grundlagen der Chemie

Reine Stoffe und Mischungen

Reine Substanz: Eine Substanz, deren Zusammensetzung sich unter beliebigen physikalischen Bedingungen nicht ändert und die nicht durch physikalische Verfahren in einfachere Stoffe zerlegt werden kann.

• Reine Stoffe (Verbindungen): Stoffe, die sich durch chemische Prozesse in einfachere Stoffe zersetzen lassen.
• Reine Stoffe (Elemente): Reine Stoffe, die durch kein Verfahren in einfachere Stoffe zerlegt werden können.

Mischungen: Materialien, die eine Kombination aus mehreren separaten reinen Stoffen sind und durch rein physikalische Verfahren getrennt werden können.

• Heterogene Mischung: Eine Mischung, deren Komponenten auf einen Blick zu unterscheiden sind.
• Homogene Mischung (Lösung): Eine Mischung, bei der es nicht möglich ist, die Komponenten auf einen Blick zu unterscheiden.
• Kolloide: Heterogene Mischungen, die Licht streuen.
• Emulsionen: Kolloide, bei denen fein verteilte Teilchen durch einen Emulgator stabilisiert werden.

Trennung von Gemischen

• Sieben: Zur Trennung fester Mischungen, deren Komponenten unterschiedliche Größen haben (z.B. Sand und Kies).
• Filtration: Trennung eines unlöslichen Feststoffs von einer Flüssigkeit (z.B. Kupferdichromat).
• Kristallisation: Trennung eines gelösten Feststoffs aus einem Lösungsmittel (z.B. Kochsalzlösung).
• Magnetische Trennung: Wenn einer der Bestandteile der Mischung ein Metall ist (z.B. Schwefel und Eisenfeilspäne).
• Absetzen (Dekantieren): Trennung von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dichten mithilfe eines Scheidetrichters (z.B. Öl und Wasser).
• Destillation: Trennung von zwei mischbaren Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten.
• Chromatographie: Trennung der Komponenten einer homogenen Mischung, die ihre unterschiedliche Affinität zu einer mobilen Phase (flüssig oder gasförmig) und einer stationären Phase (fest) nutzt.

Homogene Mischungen (Lösungen)

Lösungen: Homogene Mischungen aus zwei oder mehr Komponenten.

1. Das Lösungsmittel ist die Komponente mit dem größeren Anteil.
2. Der gelöste Stoff ist die Komponente mit dem geringeren Anteil.

Konzentration einer Lösung

Die Konzentration einer Lösung ist die Menge des gelösten Stoffes, die in einer bestimmten Menge der Lösung enthalten ist.

• Massenprozentsatz: Gibt die Masse des gelösten Stoffes an, die in 100 g Lösung enthalten ist:
  Masse-% des gelösten Stoffes = (Masse des gelösten Stoffes / Masse der Lösung) * 100
• Volumenprozentsatz: Zeigt das Volumen des gelösten Stoffes in 100 Volumeneinheiten der Lösung an:
  Volumen-% des gelösten Stoffes = (Volumen des gelösten Stoffes / Volumen der Lösung) * 100
• Massenkonzentration: Die Masse des gelösten Stoffes, die in einer Volumeneinheit der Lösung enthalten ist:
  Massenkonzentration = Masse des gelösten Stoffes / Volumen der Lösung

Löslichkeit

Löslichkeit: Die maximale Menge des gelösten Stoffes, die sich in einer bestimmten Menge Lösungsmittel lösen lässt.
Typische Einheiten: Gramm gelöster Stoff pro 100 mL Lösungsmittel oder Gramm gelöster Stoff pro Liter Lösungsmittel.

1. Verdünnte Lösung: Eine Lösung, in der im Verhältnis zum Lösungsmittel nur wenig gelöster Stoff enthalten ist.
2. Konzentrierte Lösung: Eine Lösung, in der im Verhältnis zum Lösungsmittel viel gelöster Stoff enthalten ist.
3. Gesättigte Lösung: Eine Lösung, die die maximale Menge an gelöstem Stoff bei einer bestimmten Temperatur enthält und keinen weiteren Stoff mehr lösen kann.

Das Atom: Historische Modelle

• Leukipp und Demokrit (460-370 v. Chr.) behaupteten, dass Materie aus sehr kleinen und unteilbaren Teilchen, den Atomen, besteht.
• Platon und Aristoteles (428-348 v. Chr.) vertraten die Ansicht, dass Materie ein Kontinuum ist, das unendlich in kleinere Teile zerlegt werden kann.

John Daltons Atomtheorie

Basierend auf früheren Erkenntnissen (z.B. von Lavoisier) formulierte John Dalton seine Atomtheorie:

1. Materie besteht aus Atomen, die unteilbare und unzerstörbare Teilchen sind.
2. Alle Atome desselben Elements sind in Masse und Eigenschaften identisch.
3. Verbindungen entstehen durch die Kombination von Atomen verschiedener Elemente in festen Verhältnissen.

Stoffe im Alltag

• Reines Wasser: Reine Substanz
• Blut: Heterogene Mischung
• Plasma: Homogene Mischung