Stoffe und ihre Eigenschaften: Klassifizierung, Aggregatzustände & Berechnungen

Einstufung von Stoffen

Stoffe können nach verschiedenen Kriterien eingestuft werden. Dazu gehören:

• Natürliche und künstliche Stoffe

  Natürliche Stoffe sind solche, die in der Natur vorkommen. Künstliche Stoffe werden aus natürlichen Materialien durch chemische Prozesse hergestellt.

• Homogene und heterogene Stoffe

  Wenn wir eine Substanz beobachten, die aus mehreren unterscheidbaren Bestandteilen besteht, sprechen wir von einer heterogenen Substanz. Im Gegensatz dazu ist eine homogene Substanz eine Mischung, bei der keine einzelnen Bestandteile erkennbar sind.

• Reine Stoffe und Gemische

  Materie, die nur eine einzige Substanz enthält, bezeichnen wir als rein. Besteht sie hingegen aus mehr als einer Substanz, handelt es sich um ein Gemisch.

• Feste, flüssige und gasförmige Stoffe

  Dies ist die bekannteste Klassifizierung, die nach dem Aggregatzustand der Materie vorgenommen wird. Auf diese Klassifikation werden wir uns im Folgenden konzentrieren.

Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen

Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase besitzen spezifische Eigenschaften. Einige davon sind:

Feststoffe

• Sie besitzen eine feste Form und ein konstantes Volumen.
• Sie sind praktisch inkompressibel, wodurch ihr Volumen konstant bleibt.
• Ihre Dichte ist in der Regel hoch und liegt oft nahe der von Flüssigkeiten.
• Sie fließen nicht.

Flüssigkeiten

• Sie nehmen die Form ihres Behälters an.
• Sie sind schwer komprimierbar, wodurch ihr Volumen nahezu konstant bleibt.
• Sie sind dichter als Gase.
• Sie sind fließfähig.

Gase

• Sie haben keine feste Form und kein festes Volumen.
• Sie sind leicht komprimierbar und expandieren, um das gesamte Volumen ihres Behälters einzunehmen.
• Ihre Dichten sind im Vergleich zu Flüssigkeiten und Feststoffen sehr gering.
• Sie sind fließfähig.
• Sie üben Druck auf alle Wände ihres Behälters aus.

Aggregatzustandsänderungen

Als Aggregatzustandsänderungen bezeichnet man die Transformationen, die Stoffe durchlaufen können. Es gibt verschiedene Arten, die entweder bei steigender oder sinkender Temperatur auftreten:

Bei steigender Temperatur:

• Von fest zu flüssig: Schmelzen.
• Von flüssig zu gasförmig: Verdampfung.
• Von fest zu gasförmig: Sublimation.

Bei sinkender Temperatur:

• Von gasförmig zu flüssig: Kondensation.
• Von flüssig zu fest: Erstarrung.
• Von gasförmig zu fest: Resublimation (oder Deposition).

Osmotischer Druck

Dabei gilt:

Π: Osmotischer Druck in Atmosphären (atm).

R: Die ideale Gaskonstante (obwohl sie nicht nur für Gase gilt). Ihr Wert beträgt 0,082 atm · L · mol^-1 · K^-1.

T: Absolute Temperatur in Kelvin (K).

c: Molare Konzentration oder Molarität der Lösung, gemessen in mol/L.

Berechnung des Siedepunkts

Der normale Siedepunkt kann mithilfe der Clausius-Clapeyron-Gleichung berechnet werden: