CHARAKTERISIERUNG VON STOFFEN (FMS)

1 KSO CHARAKTERISIERUNG VON STOFFEN (FMS) Skript Charakterisierung von Stoffen (FMS) V1.0 07/13 Bor

2 INHALTSVERZEICHNIS "CHARAKTERISIERUNG VON STOFFEN" 1. Einfache Möglichkeiten zur Unterscheidung von Stoffen... 03 1.1 Typen von Stoffeigenschaften... 03 1.2 Beispiele von Stoffeigenschaften... 04 2. Umgang mit dem Bunsenbrenner... 07 3. Aggregatzustände... 09 4. Schmelz- und Siedetemperatur...12 4.1 Die Siedetemperatur...12 4.2 Die Schmelztemperatur... 13 5. Dichte... 15 5.1 Dichtebestimmung eines Feststoffes... 15 5.2 Dichtebestimmung einer Flüssigkeit... 16 5.3 Dichtebestimmung eines Gases... 16 6. Löslichkeit... 17 7. Kelvin- und Celsiusskala... 19 8. Zusammenfassung Stoffeigenschaften... 19 9. Stoffklassen... 20 10. Eigenschaftskombination und Steckbrief... 21 11. Reinstoffe und Stoffgemische... 22 11.1 Gemenge... 22 11.2 Suspension... 22 11.3 Emulsion...23 11.4 Nebel... 23 11.5 Schaum... 23 11.6 Rauch... 24 11.7 Heterogen vs. homogen... 24

3 1. Einfache Möglichkeiten zur Unterscheidung von Stoffen Wir kommen täglich mit einer Vielzahl von Gegenständen in Berührung. Sie haben alle eine bestimmte Form oder Gestalt. Gegenstände bestehen aus unterschiedlichen Materialien, solche Materialien werden in der Chemie Stoffe genannt. Zur genauen Beschreibung eines Gegenstands gibt man sowohl den Stoff als auch seine Form an: Man spricht von einem Becherglas (also einem Becher aus Glas), einem Eisendraht (ein Draht aus Eisen) oder von einem Holzstab (ein Stab aus Holz). Wir können den Begriff Stoff also folgendermassen definieren: Neben den Feststoffen gehören auch die Flüssigkeiten und die Gase zu den Stoffen. Vergleicht man verschiedene Stoffe miteinander, fällt auf, dass sie unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Diese Stoffeigenschaften sind unabhängig von der Form und der Grösse der Stoffportionen. Aufgabe I Notieren Sie sich die gezeigten Gegenstände. 1.1 Typen von Stoffeigenschaften In den Naturwissenschaften unterscheidet man zwei Typen von Stoffeigenschaften: Lassen sich die Eigenschaften eines Stoffes feststellen, ohne dass dabei eine stoffliche Veränderung am untersuchten Stoff eintritt, spricht man von Eigenschaften. Wandelt sich der Stoff bei der Feststellung seiner Eigenschaften hingegen um, so spricht man von Eigenschaften. Sowohl die einen wie auch die anderen Eigenschaften sind abhängig von äusseren Bedingungen wie Luftdruck, Temperatur, Anwesenheit anderer Stoffe etc. In der Folge wollen wir einige Beispiele von Stoffeigenschaften kennenlernen. Ich werde euch diese Beispiele anhand von Objekten erklären, damit ihr lernt, mit welchen Kriterien man chemische Stoffe unterscheiden kann.

4 1.2 Beispiele von Stoffeigenschaften Aufgabe II Beobachten Sie die gezeigten Beispiele und notieren Sie die neuen Erkenntnisse in den dafür vorgezeichneten Kästchen. Als erstes nehmen wir das Aussehen. Untersucht man einen Stoff, nimmt man zuerst seine Farbe wahr. Metalle haben neben ihrer Farbe auch einen typischen Glanz, der jedoch häufig erst nach dem Bearbeiten der Oberfläche zum Vorschein kommt. Andere Stoffe kann man an ihrer Kristallform erkennen. Viele Stoffe kann man allerdings an ihrem Aussehen allein nicht sicher erkennen: Puderzucker zum Beispiel lässt sich kaum von anderen weissen Pulvern unterscheiden. Stoffeigenschaft Unterscheidungspunkte Beispiele Ein weiteres Beispiel wie man Stoffe unterscheiden kann, ist der Geschmack. Viele Stoffe wie z.b. Salz und Zucker erkennt man an ihrem besonderen Geschmack. Es gibt aber zahlreiche Stoffe, die Vergiftungen verursachen, selbst wenn sie in geringen Mengen in den Mund gelangen. Deshalb ist es sehr gefährlich, den Geschmack unbekannter Stoffe zu untersuchen. Stoffeigenschaft Unterscheidungspunkte Wichtig!! Geruch gilt auch als ein Beispiel. Manche Gase oder Stoffe, die Dämpfe freisetzen, haben einen für sie typischen Geruch. Viele Stoffe sind jedoch gesundheitsschädlich beim Einatmen. Daher muss man bei Geruchsproben sehr vorsichtig sein. Um kleine Stoffportionen in die Nase zu bekommen, fächelt man sie sich mit der Hand zu. Stoffeigenschaft Beispiele Richtige Anwendung

5 Die Verformbarkeit ist eine weitere Stoffeigenschaft, womit wir Stoffe unterscheiden können. Wachs oder Knetmasse lassen sich mit den Händen formen, sie sind verformbar. Versucht man, dünne Stäbe aus Glas oder Eisen zu biegen, zeigen sie ein unterschiedliches Verhalten: Glas ist spröde und zerbricht, Eisen dagegen ist biegsam. Gegenstände aus Gummi sind zwar verformbar, nehmen aber anschliessend wieder ihre ursprüngliche Gestalt an. Gummi ist elastisch. Stoffeigenschaft Unterschiedliche Typen mit Beispielen Eine weitere Eigenschaft ist die Härte. Blei und Kerzenwachs lassen sich leicht ritzen; sie sind weich. Bei anderen Stoffen wie Glas oder Stahl gelingt das nicht so einfach; sie weisen eine grössere Härte auf. Stoffeigenschaft Wodurch wird unterschieden? Beispiele Welches ist der härteste Stoff, den wir kennen? Auch mit der elektrischen Leitfähigkeit lassen sich Stoffe unterscheiden. Untersucht man einen Eisendraht, einen Holzstab und eine Bleistiftmine auf ihre elektrische Leitfähigkeit, stellt man fest, dass nur der Eisendraht und die Graphitmine (Bleistift) den elektrischen Strom leiten. Die Leitfähigkeit für den elektrischen Strom ist eine typische Eigenschaft der Metalle und des Graphits. Stoffeigenschaft Wodurch wird unterschieden? Beispiele Auch mit einem Magneten lassen sich Unterschiede in den Eigenschaften der Stoffe bestimmen. Magnetisch nennt man Stoffe, die von einem Magneten angezogen werden.

6 Stoffeigenschaft Wodurch wird unterschieden? Beispiele Auch das Verhalten beim Erhitzen kann ein erster Hinweis darauf sein, um welchen Stoff es sich handelt. Manche äusserlich ähnlich aussehende Stoffe lassen sich voneinander unterscheiden, wenn sie erhitzt werden. Hält man einen Glasstab in die heisse Zone einer Flamme, glüht er nach einiger Zeit. Er wird weich und verformbar. nach dem Abkühlen zeigt sich, dass alle Stoffeigenschaften des Glases erhalten geblieben sind. Nur seine Form hat sich verändert. Einen solchen Vorgang, bei dem sich die Eigenschaften eines Stoffs nur vorübergehend ändern, bezeichnet man als physikalischen Vorgang. Ein Stab aus Plexiglas, äusserlich dem Glasstab zum verwechseln ähnlich, brennt mit russender Flamme, wenn man ihn erhitzt. Es entsteht mindestens ein neuer Stoff. Man spricht in diesem Fall von einem chemischen Vorgang. Stoffeigenschaft Wodurch wird unterschieden? Beispiele Viele Stoffe beginnen zu brennen, wenn man eine Flamme an sie hält: Ein Stück Papier entflammt auf diese Weise sofort. Nähert man einer Porzellanschale, die etwas Benzin enthält, einen brennenden Holzspan, springt die Flamme bereits über, bevor der Span die Flüssigkeit berührt. Zum Entzünden eines Stoffes ist nicht unbedingt eine Flamme nötig. Brennbare Stoffe können sich von allein entzünden, wenn sie eine bestimmte Temperatur, ihre, erreicht haben. Stoffeigenschaft Erklärung der Eigenschaft Beispiele

7 2. Umgang mit dem Bunsenbrenner Das Arbeiten mit dem Brenner ist nicht ganz ungefährlich, denn unverbrannt ausströmendes Gas kann mit Luft ein explosives Gemisch bilden. Es ist deshalb wichtig, Aufbau und Wirkungsweise des Gasbrenners zu kennen, um vorschriftsgemäss mit ihm umgehen zu können. Aufgabe III Notieren Sie die von der Lehrperson diktierten Punkte zum Entzünden eines Bunsenbrenners 1. 2. 3. 4. Bei einem kurzen Unterbruch der Arbeit: Nach Abschluss der Arbeit: Aufgabe IV Beobachten Sie die Handhabung mit dem Bunsenbrenner und beschriften Sie die 6 Punkte auf der folgenden Zeichnung

8 Aufgabe V Kennzeichnen Sie den Weg des Gases durch Pfeile in blauer Farbe. Aufgabe VI Kennzeichnen Sie den Weg der Luft durch Pfeile in roter Farbe.

9 3. Aggregatzustände In der Chemie gibt es drei klassische Aggregatzustände. Unter diesem Begriff versteht man den physikalischen Zustand, also die Erscheinungsform eines Stoffes. Um diese drei Aggregatzustände zu unterscheiden, betrachten wir das Beispiel Wasser. Wasser kann in drei verschiedenen, von sich physikalisch unterschiedlichen Formen, auftreten. Erscheinungsform von Wasser Aggregatzustand Im Weiteren existieren in der Chemie auch bestimmte Begriffe für die jeweiligen Übergänge zwischen den Aggregatzuständen. Aus den drei Aggregatzuständen resultieren verschiedene Übergänge, nämlich folgende: Übergang Benennung des Übergangs Wenn wir die neu gelernten Begriffe auf das Beispiel Wasser anwenden, so erhalten wir folgendes Dreiecks-Schema :

10 Nicht alle Stoffe können aber in den genannten drei Aggregatzuständen vorkommen. Ein Beispiel dafür ist sicher der Zucker. Aufgabe VII: Notieren Sie alle Beobachtungen aus dem vorgezeigten Experiment und versuchen Sie zu erklären, wieso Zucker nicht in das normale Schema passt. Ein weiteres Beispiel für einen Stoff, der nicht in allen drei Aggregatzuständen vorkommt, ist. Als Kurzbezeichnungen der Aggregatzustände werden folgende Symbole verwendet: für fest (vom englischen Wort ) für flüssig (vom englischen Wort ) für gasförmig (vom englischen Wort )

11 Wenn wir Wasser einige Zeit in einem geöffneten Gefäss stehen lassen, stellen wir fest, dass es allmählich weniger wird. Es verdunstet. Wasser kann also, auch ohne zu sieden, in den gasförmigen Zustand übergehen. Der in der Luft enthaltene Wasserdampf wird genannt. Als Abschluss in diesem Kapitel wollen wir noch zwei Beispiele von Übergängen aus dem Alltag anschauen: Nasse Wäsche, die im Winter im Freien zum Trocknen an die Leine gehängt wird, erstarrt zuerst durch gefrierendes Wasser und trocknet dann, ohne dass das Eis schmilzt. Aus Eis ist unter Umgehung des flüssigen Zustands Wasserdampf geworden. Diesen Vorgang nennt man. Auch Iod zeigt das gleiche Phänomen, denn die Kristalle bilden bei Erwärmung den violetten Ioddampf. An kalten Tagen bildet sich oft Raureif. Dieser entsteht dadurch, dass gasförmiges Wasser (Luftfeuchtigkeit) direkt zu festem Eis wird. Man bezeichnet diesen Vorgang als. Änderungen des Aggregatzustands betreffen immer nur die Zustandsform der Stoffe. Es werden keine neuen Stoffe gebildet. Daher handelt es sich um und nicht um Vorgänge. Aufgabe VIII: Wenn an manchen schönen Wintertagen die Sonne auf schneebedeckte Felder scheint, kann man beobachten, dass immer mehr Schnee verschwindet, obwohl die Temperaturen bei Tag und Nacht weit unter der Gefriertemperatur liegen. Erklären Sie, was tagsüber geschieht. Aufgabe IX: Erklären Sie das Auftreten von Nebel beim Ausatmen in kalter Luft.

12 4. Schmelz- und Siedetemperatur In der Chemie unterscheidet man zwischen und Eigenschaften. Erstere Eigenschaft beruht auf die Beschaffenheit der Stoffe, die zweite Eigenschaft auf die Messbarkeit von Eigenschaften. Wir wollen im Folgenden die beiden Eigenschaften mit Beispielen belegen: Eigenschaften können nicht immer eindeutig beschrieben werden. Als Beispiele solcher Eigenschaften gelten z.b. der Geruch oder die Farbe. Für die Kennzeichnung von Stoffen werden deshalb Eigenschaften bevorzugt, die messbar sind und mit Zahlen belegt werden können. Zu den Eigenschaften gehören z.b. die Schmelz- und die Siedetemperatur oder die Dichte. Wir wollen uns im Folgenden mit zwei messbaren Eigenschaften auseinandersetzen, der Siede- und der Schmelztemperatur. 4.1 Die Siedetemperatur Um die Siedetemperatur des Wassers (H 2 O) zu bestimmen, erhitzt man dieses und verfolgt den Temperaturverlauf. Im gezeigten Experiment siedete das Wasser bei C. Der literarische Wert für die Siedetemperatur von Wasser liegt bei 100 C. Aufgabe X: Was könnten Gründe sein für die Abweichung in unserem Experiment? Aufgabe XI: Wo im Bild unten ist die Siedetemperatur eingezeichnet? Versuchen Sie die wichtigsten Begriffe einzuzeichnen. Um Werte miteinander vergleichen zu können, gibt man diese bei an. Dies entspricht In höheren Lagen ist der mittlere Luftdruck geringer als auf Meereshöhe: Schon 280m über dem Meeresspiegel siedet das Wasser bei 99 C, und auf

13 dem Mont Blanc (4807m.ü.M.) siedet es bereits bei 84 C. Die Siedetemperaturen anderer Flüssigkeiten werden auf entsprechende Weise ermittelt. Siedetemperatur und stimmen überein: Wasser z.b. siedet bei 100 C; Wasserdampf bei der gleichen Temperatur zu flüssigem Wasser. 4.2 Die Schmelztemperatur Zur Bestimmung der Schmelztemperatur eines Feststoffes wird im Reagenzglas eine kleine Portion des Stoffs erwärmt. Bei einer bestimmten Temperatur setzt der Schmelzvorgang ein (Grafik ähnlich wie Siedetemperatur). Von da an erfolgt kein weiterer Anstieg der Temperatur, bis sämtlicher Feststoff geschmolzen ist. Erst dann nimmt die Temperatur des Stoffs weiter zu. Zur Kontrolle kann bei langsamer Abkühlung die gemessen werden. Aufgabe XII: Zeichnen Sie ein vollständiges Temperatur-Zeit-Diagramm für die Umwandlung von Eis zu Wasser und zu Wasserdampf. Beschriften Sie die Grafik mit folgenden Begriffen: Schmelzvorgang, Schmelztemperatur, Siedevorgang, Siedetemperatur. (Smp(H 2 O) = 0 C, Sdp (H 2 O) = 100 C) Aufgabe XIII: Welche der aufgeführten Stoffe sind bei Zimmertemperatur (20 C) fest, flüssig und welche gasförmig? Überprüfen sie anhand der Schmelz- und Siedetemperaturen. Stoff Schmelztemperatur Siedetemperatur Aggregatzustand bei 20 C Alkohol -117 C 78 C Blei 327 C 1740 C Butan -139 C -1 C Eisen 1535 C 2750 C Ether -116 C 34 C Glycerin 18 C 290 C Kochsalz 800 C 1460 C Naphthalin 80 C 218 C Quecksilber -39 C 356 C Sauerstoff -219 C -183 C Schwefel 119 C 444 C

14 Aufgabe XIV: Erklären Sie, wieso in Polargebieten keine Quecksilberthermometer verwendet werden können, sondern nur solche mit gefärbtem Alkohol.

15 5. Dichte Aufgabe XV: Lösen Sie den folgenden Lückentext mithilfe der ausgeteilten Textunterlagen Hält man zwei gleich grosse Stücke Natrium und Platin in der Hand, so stellt man fest, dass das eine Stück viel schwerer als das andere ist. Woher kommt dieser Unterschied? Um das erklären zu können, muss man in der Chemie eine neue Grösse einführen, nämlich die Dichte. Um die Dichte berechnen zu können, braucht man Angaben über folgende zwei Grössen: und. Die Dichte (griechisches Zeichen ) ist das Verhältnis von zu. Man schreibt diese Formel abgekürzt mit folgenden Symbolen: Wenn man von einem beliebigen Stoff verschiedene Volumina abfüllt und jeweils deren Gewicht misst, so entsteht eine Grafik, bei der man als Lösung erhält. Das Verhältnis (Quotient) der oben beschriebenen Grössen ist also konstant für einen bestimmten Stoff. Man sagt auch, dass die immer die gleiche Steigung hat. Die Einheit der Dichte ist. Man kann sie auch umformen z.b. in oder. 5.1 Dichtebestimmung eines Feststoffes Wenn wir einen Stoff haben, der unförmig ist, so bestimmen wir die Dichte durch. Wir gehen dabei folgendermassen vor: 1. Wir bestimmen der Stoffportion 2. Wir legen ein bestimmtes einer in einem Messzylinder vor. 3. Wir und 4. Wir können anschliessend die Dichte aus und berechnen.

16 5.2 Dichtebestimmung einer Flüssigkeit Zur Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit nehmen wir z.b. einen (siehe Bild rechts) und messen das Gewicht dieses leeren Objekts. Anschliessend geben wir ein bestimmtes Volumen unserer Flüssigkeit rein und. Wenn wir die beiden Gewichte miteinander vergleichen, so können wir auf die Masse der Flüssigkeit schliessen, indem wir. Die Dichte lässt sich dann einfach berechnen, nämlich aus dem Quotient der berechneten Masse über das bestimmte Volumen. 5.3 Dichtebestimmung eines Gases Die Dichte von Gasen wird mit einer Gaswägekugel (siehe rechts) bestimmt. Da diese Methode relativ kompliziert ist und man sie selten braucht, werden wir nicht weiter darauf eingehen. Aufgabe XVI: Ein Messzylinder mit einer Masse von 54 g wird mit 65 cm 3 Alkohol gefüllt. Die Waage zeigt nun 118.3 g an. Berechnen Sie die Dichte des Alkohols. Aufgabe XVII: Blei hat eine Dichte von ρ=11,4 g/cm 3. Welche Masse hat ein Bleistück mit dem Volumen 6 cm 3? Aufgabe XVIII: Eine Gaswägekugel wird evakuiert (luftleer gepumpt) und gewogen. Nach dem Einsaugen von 300 cm3 Argon wird die Kugel erneut gewogen. Die Massenzunahme beträgt 0.35 g. Berechnen Sie die Dichte von Argon.

17 6. Löslichkeit Aufgabe XIX: Lösen Sie die folgenden Aufgaben mithilfe der ausgeteilten Textunterlagen. a) Welche Aggregatzustände löst Wasser auf? Geben Sie je ein Beispiel an. b) Was ist ein Lösungsmittel? c) Welche Stoffe lösen sich gut in Wasser, welche sind schwerlöslich und welche sind unlöslich in Wasser? Nennen Sie Beispiele. d) Definieren Sie die Löslichkeit. e) Was bedeutet eine gesättigte Lösung? f) Sehen wir einen Unterschied, wenn wir 80g Natriumchlorid (Kochsalz) und 80g Kaliumnitrat je einmal in kaltem Wasser und einmal in heissem Wasser lösen? Erklären Sie so ausführlich wie möglich. g) Wie kann man grosse Kristalle, wie kann man kleine Kristalle aus Salzlösungen herstellen? Erklären Sie. h) Wie kann man Kristalle züchten? Aufgabe XX: Alkohol löst sich gut in Wasser. Warum ist in keinem Tabellenwerk seine Löslichkeit angegeben? Aufgabe XXI: In 100g Meerwasser sind 3.5g Salz enthalten. Geben Sie den Massenanteil des Salzes im Meerwasser an. Aufgabe XXII: Nennen Sie je drei in Wasser leicht lösliche, schwerlösliche und unlösliche Stoffe. Aufgabe XXIII: Wie viel Gramm Kaliumnitrat müssen mindestens zu 50g Wasser gegeben werden, damit man bei 40 C (bzw. 60 C) eine gesättigte Lösung erhält?

18 Aufgabe XXIV: Man löst Kaliumnitrat in 100g Wasser mit einer Temperatur von 60 C, bis sich ein Bodensatz bildet. Nachdem man diese gesättigte Lösung filtriert hat, lässt man sie auf 20 C abkühlen. Wie viel Kaliumnitrat wird aus der Lösung auskristallisieren? Aufgabe XXV: Eine warmgesättigte Lösung von Alaun in Wasser wird im verschlossenen Gefäss über Nacht stehen gelassen. Am Morgen ist ein Bodensatz sichtbar. Eine daneben stehende, gesättigte Kochsalzlösung blieb unter denselben Bedingungen unverändert. Erklären Sie diesen Unterschied.

19 7. Kelvin- und Celsiusskala Unterer Fixpunkt Oberer Fixpunkt Kelvinskala Celsiusskala Für die Umrechnung von Kelvin in Celsius oder umgekehrt werden folgende Umrechnungsregeln angewendet: 1K = Anders Celsius (1701-1744) 1 C = William Thomson (1824-1907) Aufgabe XXVI: Rechnen Sie folgende Werte in die jeweils andere Temperaturskala um: a) 25 C c) -13 C b) 144K d) 290K 8. Zusammenfassung Stoffeigenschaften Aufgabe XXVII: Finden Sie die gesuchten Stoffe heraus. 1. Um welchen Stoff handelt es sich? 2. Um welchen Stoff handelt es sich? - Farbe: Schwarz - Klang: hell, höher als Kupfer - elektr. LF: gut - Wärmeleitfähigkeit: gut - Aggregatzustand: fest - Schmelzpunkt: 1535 C - Glanz: matt - Elektr. LF: gut - Dichte: > 5000g/cm 3 3. Um welchen Stoff handelt es sich? 4. Um welchen Stoff handelt es sich? - Farbe: gelblich, durchsichtig - Farbe: weiss - elektr. LF: mittel, zersetzt sich - Aggregatzustand: fest - Aggregatzustand: flüssig - Elektr. LF: keine - Geschmack: sauer, fruchtig - Wärmebeständigkeit: glüht beim Erhitzen, sonst nichts - Dichte: ähnlich wie Wasser

20 9. Stoffklassen Vergleicht man die Steckbriefe (siehe 10. Eigenschaftskombination und Steckbrief) einzelner Stoffe, findet man bei verschiedenen Stoffen gemeinsame Eigenschaftskombinationen. Diese Stoffe kann man zu einer Stoffklasse zusammenfassen. Stoffe, die niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen haben, werden zur Gruppe der flüchtigen Stoffe gerechnet. Die meisten dieser Stoffe sind bei Zimmertemperatur flüssig oder gasförmig und leiten den elektrischen Strom nicht. In diese Stoffklasse gehören z.b. Wasser, Alkohol. Stoffe, die wie Kochsalz Kristalle bilden können, hart und spröde sind und eine hohe Schmelztemperatur haben, zählt man zur Stoffklasse der Salze. Viele Salze lösen sich in Wasser, auch wenn ihre Löslichkeiten recht unterschiedlich sind. Die wässrigen Lösungen der Salze können wie ihre Schmelzen den elektrischen Strom leiten. Ausser Kochsalz gehören in diese Klasse z.b. Kaliumnitrat, Alaun und Kupfersulfat. Eine weitere Stoffklasse bilden die Metalle. Diese Stoffe haben als kompakte Stücke einen typischen Oberflächenglanz, sie sind verformbar durch Hämmern, Biegen, Walzen oder Ziehen, sie leiten den elektrischen Strom und zeigen eine gute Wärmeleitfähigkeit. In diese Stoffklasse gehört neben den bekannten Metallen wie Eisen, Kupfer, Gold und Silber auch das Quecksilber, das einzige bei Zimmertemperatur flüssige Metall. Wichtig ist, dass nicht alle Stoffe in eine dieser drei Stoffklassen eingeteilt werden können!

21 10. Eigenschaftskombination und Steckbrief Wir haben bisher zahlreiche Stoffeigenschaften kennen gelernt. Manche treffen allerdings für mehrere Stoffe zu. Deshalb ist ein einzelner Stoff durch die Angabe von nur einer Stoffeigenschaft meist nicht zu identifizieren. Um einen Stoff eindeutig zu beschreiben, muss man mehrere und für den Stoff typische Eigenschaften heranziehen. Stellt man die Eigenschaften eines Stoffs zusammen, so erhält man einen Steckbrief. Mit dessen Hilfe kann man den Stoff identifizieren und ihn von anderen Stoffen unterscheiden. In einem Steckbrief sollten alle Eigenschaften aufgenommen werden, die wir bisher kennen gelernt haben: Zustandsform, Farbe, Kristallform, Geschmack, Geruch, Härte, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Verhalten beim Erhitzen und Brennbarkeit. Als Beispiel soll im Folgenden der Steckbrief von Schwefel betrachtet werden:

22 11. Reinstoffe und Stoffgemische Wir haben bisher zahlreiche Stoffe kennen gelernt und erfahren, dass Stoffe bestimmte Eigenschaften besitzen. Dabei haben wir meist Stoffe verwendet, die nicht mit anderen Stoffen vermischt waren. In der Chemie werden solche Stoffe als Reinstoffe bezeichnet. Reinstoffe lassen sich durch ihre Eigenschaften eindeutig kennzeichnen. Die Mehrzahl von Stoffen, die uns täglich begegnen, sind jedoch Stoffgemische. Sie bestehen aus verschiedenen Reinstoffen. Steinsalz, Sandstein und Gartenerde sind Gemische von festen Stoffen, die ebenfalls in der Natur vorkommen. Für viele Zwecke im Alltag werden Stoffgemische hergestellt, beispielsweise beim Mischen von Farben und Zubereiten von Medikamenten. Die Herstellung von möglichst reinen Stoffen ist eine wichtige und oft schwierige Aufgabe der Chemie. Es gibt sechs verschiedene Arten von Stoffgemischen, welche wir in Kürze sehen werden. Reinstoffe treten in drei Aggregatzuständen auf: fest, flüssig, gasförmig. Man unterscheidet daher verschiedene Arten von Gemischen. 11.1 Gemenge In Gemengen (also den Gemischen fester Stoffe) bleiben die Eigenschaften der Reinstoffe erhalten. Beispiele dafür sind z.b.: 11.2 Suspension Eine Suspension (Aufschlämmung) entsteht, wenn ein Feststoff in einer Flüssigkeit, in der er nicht löslich ist, fein verteilt wird. Eine Suspension entsteht zum Beispiel bei der Verteilung von Lehm oder Sand in Wasser. Beispiele dafür sind z.b.:

23 11.3 Emulsion Wasser und Speiseöl sind zwei nicht ineinander lösliche Flüssigkeiten. Schüttelt man Wasser mit Speiseöl, erhält man eine milchige Flüssigkeit, eine Emulsion. Emulsionen entstehen, wenn eine Flüssigkeit in feinen Tropfen in einer anderen Flüssigkeit verteilt wird. Ein Beispiel für eine über längere Zeit haltbare Emulsion ist Milch, ein Gemisch von Fetttröpfchen in Wasser. Beispiele dafür sind z.b.: 11.4 Nebel Schweben feinste Flüssigkeitstropfen in einem Gas, spricht man von einem Nebel. 11.5 Schaum Bei einem Schaum befinden sich dagegen Gasblasen in einer Flüssigkeit.

24 11.6 Rauch Ein Gemisch aus feinen Feststoffpartikeln in einem Gas nennt man Rauch. 11.7 Heterogen vs. homogen Stoffgemische, die nicht einheitlich aufgebaut und in denen deshalb die verschiedenen Bestandteile noch zu erkennen sind, bezeichnet man als heterogen (griech. ungleichartig). Feste Stoffgemische, Suspensionen und Emulsionen sind heterogene Stoffgemische. Daneben gibt es Stoffgemische, bei denen man auch bei stärkster Vergrösserung mit dem Mikroskop keine einzelnen Bestandteile erkennen kann. Sie sehen völlig einheitlich aus. Diese Stoffgemische nennt man homogen (griech. gleichartig). Einen homogenen Bereich eines Stoffs nennt man Phase. Heterogene Gemische bestehen aus mehreren Phasen, zwischen denen es optisch erkennbare Grenzflächen (Phasengrenzen) gibt. Im Granit erkennt man beispielsweise Quarz-, Glimmer- und Feldspatkristalle.