Grundlagen der Chemie: Stoffe, Reaktionen und Legierungen

Thema 5: Stofftrennung und Wasseraufbereitung

Trinkwasser wird aus Flüssen und Seen gewonnen. Da das Wasser oft trüb ist, müssen Abfälle durch Sedimentation abgelagert werden.

• Dekantieren (Dekantiertrichter): Trübes Wasser wird vorsichtig in einen anderen Behälter gegossen, um Sedimente zu trennen.
• Filtration: Kleinere Partikel, die in der Schwebe bleiben, werden durch einen Filter getrennt. Die Flüssigkeit, die durch den Filter fließt, nennt man Filtrat, der feste Rückstand verbleibt im Filter.
• Verdampfung und Kristallisation: Gelöste Feststoffe (z. B. Salz aus Meerwasser) können durch Verdampfung der Flüssigkeit gewonnen werden. Der verbleibende Feststoff bildet kleine Kristalle.
• Destillation: Ein Prozess der Verdampfung und anschließenden Kondensation zur Gewinnung von reinem Wasser oder zur Trennung von Flüssigkeiten.
• Fraktionierte Destillation: Wird zur Trennung eines Gemisches aus Wasser und Alkohol verwendet.
• Chromatographie: Eine Methode zur Trennung von Feststoffen aus einer flüssigen Lösung (z. B. Papierchromatographie).

Thema 6: Zustandsänderungen und chemische Reaktionen

Physikalische Zustandsänderungen sind meist reversibel. Chemische Veränderungen hingegen führen zur Bildung neuer Substanzen.

Anzeichen einer chemischen Reaktion

• Farbänderung
• Bildung von Gasblasen
• Bildung eines Niederschlags
• Temperaturänderung: Exotherm (Temperatur steigt) oder Endotherm (Temperatur sinkt).

Elemente und Verbindungen

• Elemente: Reinstoffe, die nicht weiter zerlegt werden können. Sie werden in Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle unterteilt.
• Verbindungen: Stoffe, die durch chemische Reaktionen in einfachere Stoffe zerlegt werden können.

Grundbegriffe: Atome sind die kleinsten Teilchen eines Elements. Moleküle sind Gruppen von Atomen, die stark miteinander verknüpft sind.

Thema 7: Oxidation und Verbrennung

Die Luft besteht zu 78 % aus Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,9 % Argon und 0,1 % sonstigen Gasen.

• Verbrennung: Eine Oxidation, die mit Licht- und Wärmeemission einhergeht (z. B. Kohlenstoff + Sauerstoff = Kohlendioxid).
• Atmung: Eine kontrollierte Oxidation, bei der Glukose mit Sauerstoff reagiert, um Energie zu gewinnen.
• Korrosion: Die Oxidation eines Metalls, wie das Rosten von Eisen (Eisen + Sauerstoff = Eisenoxid).

Thema 8: Legierungen

Eine Legierung ist eine Mischung aus zwei oder mehreren Metallen, die durch Abkühlen einer Schmelze gewonnen wird.

• Messing: Kupfer (60 %) und Zink (40 %).
• Bronze: Kupfer (90 %) und Zinn (10 %).
• Cupronickel: Kupfer (70 %) und Nickel (30 %).
• Gehärteter Stahl: Eisen (99,8 %) und Kohlenstoff (0,2 %).
• Edelstahl: Eisen (74 %), Chrom (18 %) und Nickel (8 %).
• Duraluminium: Aluminium (95 %) und Kupfer (5 %).