Materie, Stoffe und Trennverfahren

Materie: Definition und Eigenschaften

Die Materie ist nicht nur aus Atomen und Molekülen aufgebaut. Materie ist alles, was eine Masse besitzt und ein Volumen einnimmt. Sie hat allgemeine und charakteristische Eigenschaften (z. B. Siede- und Schmelzpunkt). Ein materielles System ist ein abgegrenzter Teil der Materie, der in Form und Volumen für eine experimentelle Studie getrennt werden kann.

Aggregatzustände

• Fest: Feste Masse und festes Volumen. Kann nicht fließen (z. B. Eis, Eisen).
• Flüssig: Feste Masse und festes Volumen. Variable Form. Kann fließen (z. B. Wasser, Benzin).
• Gasförmig: Feste Masse. Variables Volumen und variable Form. Kann fließen (z. B. CO2, Erdgas).

Physikalische und chemische Veränderungen

• Physikalische Veränderungen: Die Zusammensetzung ändert sich nicht.
• Chemische Veränderungen: Stoffe ändern sich, um neue Substanzen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu bilden.

Einfache Stoffe und Verbindungen

Einfache Stoffe

Eine einfache Substanz ist ein reines Element, das nur aus einer chemischen Substanz besteht und nicht mit gewöhnlichen chemischen Methoden in einfachere Substanzen zerlegt werden kann.

Verbindungen

Eine Verbindung ist eine reine Substanz, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen besteht, die immer in festen Proportionen kombiniert sind.

Trennung mit chemischen Methoden

• Thermische Zersetzung: Eine chemische Reaktion, bei der eine chemische Substanz beim Erhitzen in mindestens zwei chemische Stoffe zerfällt.
• Zersetzung durch Licht: Licht kann einige Verbindungen in andere Substanzen zersetzen.

Unterschiede zwischen homogenen Gemischen und Verbindungen

1. Die Komponenten einer Mischung können in jedem Verhältnis vorhanden sein, während sie in den Verbindungen ein festes und unveränderliches Verhältnis haben.
2. Stoffe, die Gemische bilden, können mit physikalischen Methoden getrennt werden, aber die Elemente, die Verbindungen bilden, können nur durch chemische Methoden getrennt werden.
3. Komponenten von Gemischen behalten ihre Eigenschaften; Verbindungen haben jedoch andere Eigenschaften als die Elemente, die sie bilden.
4. In Gemischen variieren die Dichte, die Schmelz- und Siedetemperaturen mit dem Anteil der Komponenten. In einer Verbindung sind diese Eigenschaften charakteristisch und konstant.

Trennung durch physikalische Methoden (für heterogene Gemische)

• Filtration: Ein mechanischer/physikalischer Vorgang, der zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten verwendet werden kann, indem ein Medium zwischengeschaltet wird, durch das die Flüssigkeit fließen kann, die Feststoffe in der Flüssigkeit jedoch zurückgehalten werden.
• Dekantieren: Mit dieser Methode können wir die getrennten Substanzen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte trennen:
  • 1. Gießen Sie die Mischung in den Dekantiertrichter und warten Sie.
  • 2. Öffnen Sie den Wasserhahn und lassen Sie die dichtere Flüssigkeit durch.
  • 3. Wenn die dichtere Flüssigkeit abgelaufen ist, schließen Sie den Wasserhahn.
• Magnetische Trennung: Wir können magnetische Feststoffe mit Hilfe eines Magneten von anderen Substanzen trennen, die nicht magnetisch sind.

Lösungen, gelöste Stoffe und Lösungsmittel

• Gelöster Stoff: Die Substanz, die sich auflöst, um eine Lösung zu bilden.
• Lösungsmittel: Die Substanz, in der sich ein gelöster Stoff auflöst.
• Lösung: Eine Mischung aus einem oder mehreren gelösten Stoffen, die in einem Lösungsmittel gelöst sind.

Löslichkeit

Die Löslichkeit ist das Maß dafür, wie viel gelöster Stoff sich in einer bestimmten Menge Lösungsmittel lösen kann. Die Lösung wird als gesättigt bezeichnet, wenn sich kein weiterer Feststoff mehr auflöst.

Die Löslichkeit eines gelösten Stoffes bei einer bestimmten Temperatur in einem bestimmten Lösungsmittel ist die maximale Menge des gelösten Stoffes, die wir bei dieser Temperatur in 100 g Lösungsmittel lösen können. Die Löslichkeit eines Stoffes in einem reinen Lösungsmittel und bei einer bestimmten Temperatur ist eine charakteristische Eigenschaft.

Trennverfahren für Lösungen (chemische Methoden)

• Kristallisation: Der Prozess der Bildung fester Kristalle aus einer einheitlichen Lösung. Es handelt sich um ein chemisches Fest-Flüssig-Trennverfahren, bei dem der Stofftransport eines gelösten Stoffes aus der flüssigen Lösung in eine reine, feste kristalline Phase erfolgt:
  • 1. Erhitzen Sie die Lösung, um das Lösungsmittel zu verdampfen.
  • 2. Filtern Sie die Lösung.
  • 3. Kühlen Sie sie ab.
• Extraktion: Basiert auf der relativen Löslichkeit eines gelösten Stoffes in zwei nicht mischbaren Lösungsmitteln.
• Destillation: Basiert auf den unterschiedlichen Siedepunkten der beiden Flüssigkeiten.