Stoffarten

stoffarten.htm 28.09.2013

Inhaltsverzeichnis

allgemeine Chemie

1. Stoff
2. Reinstoff
3. Gemisch, Mischung, Gemenge, Lösung, Legierung
4. Phase
5. Verbindung
6. Element

physikalische Größen in der Chemie

 

1. Stoff

Alle Stoffe besitzen

  • Masse,
  • Raumbedarf
  • Wärmeenergie

 

 

mvt.gif (6011 Byte)

(Grafik erstellt mit Labormaker von Th. Seilnacht geht online )

 

Die Masse erkennt man daran, dass sich Stoffe gegenseitig anziehen. So ist beobachtbar, dass alle Stoffe im Schwerefeld der Erde ein Gewicht besitzen. Der Physiker spricht von Gewichtskraft (Versuch Bild: Bestimmung der Masse von Gasen). Im Weltraum, wo man keine Gewichtskräfte spüren kann, kann man Stoffe nur an ihrer Trägheit erkennen: jedes Beschleunigen oder Abbremsen oder eine Richtungsänderung bei einer Bewegung lässt sich als Widerstandskraft messen. 

Der Raumbedarf äußert sich darin, dass sich Stoffe gegenseitig verdrängen. Wo ein Stoff ist, kann kein anderer sein. Es gilt hier aber auch die Umkehrung: wo kein Stoff ist, drängt ein anderer hin. Es gibt keinen absolut leeren Raum. (Versuch)

Alle Stoffe besitzen Wärmeenergie: sie ist fühlbar als Temperatur. In der Aufzählung zusammen mit Masse und Platzbedarf muss eigentlich der Begriff Wärme statt Temperatur gewählt werden. Wärme, Masse und Raumbedarf sind alle von der Stoffportion abhängig, nicht jedoch die Temperatur. Alle Stoffe, die in Kontakt kommen, tauschen Wärmeenergie aus bis sie die gleiche Temperatur besitzen. Diese Erscheinung wird auch als "Nullter" Hauptsatz der Thermodynamik bezeichnet.

Man kann die Temperatur eines Stoffes am unterschiedlichen Platzbedarf erkennen. Auf diese Weise funktionieren die meisten Thermometer, man beobachtet die Ausdehnung einer abgeschlossenen Stoffportion, meistens Flüssigkeiten (Quecksilber, Alkohol) oder Gase  (Versuch Bild). Auch bei Spiral-Thermometern (Bimetall) wird die unterschiedliche Ausdehnung der Stoffe mit der Temperatur genutzt.

Berühren sich Stoffe, so nehmen sie allmählich die gleiche Temperatur an. Die Temperatur ist die einzige Eigenschaft von Stoffen, die zwischen allen Stoffen ausgetauscht werden kann. 

Um Eigenschaften von Stoffen charakterisieren zu können, ist es notwendig, reine Stoffe zu untersuchen. Hat man die Eigenschaften der reinen Stoffe ermittelt, kann man chemische Reaktionen erkennen, die sich durch Veränderungen der Eigenschaften zu erkennen geben.

 

 

2. Reinstoff

Unter einem Reinstoff versteht man einen Stoff, der an allen Stellen die gleichen Eigenschaften besitzt.

Bild 2: Entscheidungsbaum für die Einteilung von Stoffen

 

 

3. Gemisch, Mischung, Gemenge, Lösung, Legierung

Bringt man verschiedene Reinstoffe zusammen, so nennt man das Ganze ein Gemisch, eine Mischung. Außer dem Begriff Gemisch gibt es noch andere Begriffe, die die ungeordnete Ansammlung von Reinstoffen nebeneinander bezeichnet. Ist eine Flüssigkeit dabei, nennt man das Ganze eine Lösung, bei Metallen eine Legierung, bei beliebigen Feststoffen ein Gemenge. Wesentliches Kennzeichnen eines Gemisches ist eine in weitem Bereich veränderliche Zusammensetzung.

Um die Eigenschaften der Bestandteile eines Gemisches zu beschreiben, müssen die Bestandteile voneinander getrennt werden. Man benutzt dazu gern physikalische Methoden, wie das Sieben, das Filtrieren, die Flotation, das Magnetscheiden, das Windsichten, die Extraktion ( Beispiel Schokolade ), die Destillation  und viele andere Verfahren. Welches Trennverfahren günstig ist, entscheiden die Unterschiede der einzelnen Bestandteile. Je ähnlicher die Stoffe sind und je dichter die Eigenschaften zusammenliegen, desto aufwendiger sind die Trennverfahren.

 

 

4. Phase

Sieht das Gemisch optisch einheitlich aus, d.h. kann man auch mit einem Mikroskop keine einzelne Reinstoffe unterscheiden, so handelt es sich um ein homogenes Gemisch. Ein homogenes Gemisch wird Phase genannt.  Kann man jedoch unterschiedliche Stoffbereiche mit dem Auge unterscheiden,  nennt man ein Gemisch heterogen. (s.a. Dispersion).

Unterschiedliche Gase sind immer vollständig miteinander mischbar, sie bilden daher immer nur eine Phase. Dagegen kann ein Reinstoff, z.B. Wasser in einem Gefäß durchaus in zwei oder drei Phasen auftreten: Eis, Wasser, gasförmiges Wasser.

Die Bestandteile einer Phase müssen erst getrennt werden, um ihre speziellen Eigenschaften zu erkennen.

 

 

5. Verbindung

Bei einer Verbindung handelt es sich um einen Reinstoff, der aus unterschiedlichen Bestandteilen besteht. Die verschiedenen Bestandteile sind in einer regelmäßigen Anordnung miteinander sind. Daraus folgt, dass Verbindungen eine feste Massen-Zusammensetzung besitzen. Besonders aus diesem Sachverhalt schloss Dalton, dass alle Stoffe aus kleinsten Teichen bestehen, di man sich wie kleinster starre Kugeln vorstellen muss.

 

 

6. Element

Reinstoffe, die durch und durch aus gleichartigen Bestandteilen bestehen, nennt man Elemente. Das schwerste natürlich auf der Erde vorkommende Atom trägt die Ordnungszahk 92.

Das Element mit der Ordnungszahl 43 (Technetium, Te) ist radioaktiv und auf der Erde inzwischen nicht mehr vorhanden. Man hat es in mit Hilfe von Kernreaktoren künstlich wieder hergestellt und benutzt es in der Medizin z.B. bei der Untersuchung der Funktion der Schilddrüse.

 

 

Literatur

Autor:

Klaus-G. Häusler; info. at .halbmikrotechnik.de

 

Legierungen:  Seite im WWW Blume-Chemie

Thermodynamik Seite im WWWwikipedia