Stoffe, Gemische und Lösungen: Grundlagen der Chemie

Stoffe nach ihrer Zusammensetzung einteilen

Stoffe lassen sich nach ihrer Zusammensetzung in Reinstoffe und Gemische einteilen.

Reinstoffe: Sie bestehen aus einer einzigen Stoffklasse und haben in der gesamten Masse dieselben Eigenschaften, z. B. Sauerstoff, Chlor oder Blei.

Gemische: Sie bestehen aus zwei oder mehr Stoffen. Je nach Verhältnis der Stoffe, die sie bilden, können sie homogen (ohne sichtbare Komponenten) oder heterogen (mit sichtbaren Komponenten) sein.

Homogene Gemische und Lösungen

Homogene Gemische bzw. Lösungen: Lösungen sind stabile, homogene Gemische. Sie bestehen aus Lösungsmittel und gelöstem Stoff (Solut). Der Aggregatzustand kann flüssig, gasförmig oder fest sein. Je nach Verhältnis von gelöstem Stoff zu Lösungsmittel unterscheidet man:

• Verdünnte Lösung: wenig gelöster Stoff, viel Lösungsmittel
• Konzentrierte Lösung: viel gelöster Stoff, wenig Lösungsmittel

Konzentrationsangaben

Massenanteil in Prozent (%m):
Massenanteil des gelösten Stoffes: ?
Masse des Lösungsmittels: ?
% m = (Masse gelöster Stoff / Masse Lösung) × 100 = ? %
Masse der Lösung: ? Lösung

Volumenanteil in Prozent (%V):
Volumen des gelösten Stoffes: ?
Volumen des Lösungsmittels: ?
% V = (Volumen gelöster Stoff / Volumen Lösung) × 100 = ? %
Volumen der Lösung: ? Lösung

Massenkonzentration:
Masse des gelösten Stoffes: ?
c_m = Masse gelöster Stoff (g) / Volumen Lösung (l) = ? g/l
Volumen der Lösung: ? l Lösung

Ungesättigte und gesättigte Lösungen

Eine Lösung, die keinen weiteren Stoff aufnehmen kann, heißt gesättigte Lösung.

Löslichkeit

Löslichkeit: Sie beschreibt die Fähigkeit eines Stoffes, sich in einem anderen Stoff zu lösen. Löst sich Stoff A in Stoff B, so ist A in B löslich; löst er sich nicht, so ist A in B nicht löslich.

Die Löslichkeit hängt ab von der Art des gelösten Stoffes, der Art des Lösungsmittels und der Temperatur:

• Bei festen Stoffen in Flüssigkeiten steigt die Löslichkeit mit der Temperatur.
• Bei Gasen in Flüssigkeiten sinkt die Löslichkeit mit steigender Temperatur.

Die Löslichkeit ist die maximale Masse des gelösten Stoffes, die bei einer bestimmten Temperatur in 100 g Lösungsmittel gelöst werden kann.

Wasser

Reines Wasser: farblos, geruchlos und geschmacklos. Es schmilzt bei 0 °C und siedet bei 100 °C. Im festen Zustand ist es Eis, im flüssigen Zustand Wasser; es hat eine hohe Lösefähigkeit.

Natürliches Wasser: ein homogenes Gemisch aus Salzen, Mineralien und Gasen.

• Salzwasser: viel Natriumchlorid.
• Süßwasser: wenig Natriumchlorid.
• Hartes Wasser: viel Calcium und Magnesium.
• Weiches Wasser: wenig Calcium und Magnesium.

Heterogene Gemische

Suspensionen: Feste Teilchen verteilen sich in einer Flüssigkeit und setzen sich mit der Zeit ab. Mit dem Mikroskop sind die Bestandteile unterscheidbar.

Kolloide: Gleichmäßig verteilte Teilchen, die stabil bleiben, sich nicht absetzen und mit dem Mikroskop nicht unterscheidbar sind.

Trennverfahren

• Filtration: Trennt feste Stoffe von Flüssigkeiten mithilfe eines Filters.
• Dekantieren: Trennt Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte.
• Magnetische Trennung: Anwendbar, wenn eine Komponente magnetische Eigenschaften besitzt und die andere nicht.
• Verdampfen: Trennt einen festen Stoff von einer Flüssigkeit.
• Destillation: Trennt zwei flüssige Stoffe mit unterschiedlichen Siedepunkten.