Vor­gän­ge wie das Bre­chen von Holz oder das Schmel­zen von Eis wer­den als phy­si­ka­li­sche Vor­gän­ge be­zeich­net (Die Stof­fe ver­än­dern zwar ihre äu­ße­re Form oder ihren Ag­gre­gat­zu­stand, ihre Sub­stanz bleibt aber gleich).



Wird der Stoff aber in eine neue Sub­stanz mit völ­lig neuen Ei­gen­schaf­ten um­ge­wan­delt, so han­delt es sich um einen che­mi­schen Vor­gang (z. B. beim Ver­bren­nen von Holz).

Wie ist die Ma­te­rie auf­ge­baut?



Die meis­ten in der Natur vor­kom­men­den Stof­fe sind Ge­men­ge (das heißt sie be­stehen aus un­ter­schied­li­chen Be­stand­tei­len).



Be­trach­tet man diese Ge­men­ge unter dem Mi­kro­skop, stellt man fest, dass ei­ni­ge von ihnen ein un­ein­heit­li­ches Aus­se­hen be­sit­zen (z. B. Holz, Gra­nit) – man nennt sie daher he­te­ro­ge­ne Ge­men­ge.



An­de­re Ge­men­ge da­ge­gen be­sit­zen ein ein­heit­li­ches Aus­se­hen (Koch­salz­lö­sung, Luft) – man nennt sie daher ho­mo­ge­ne Ge­men­ge.



Womit be­schäf­tigt sich die Che­mie?

Im We­sent­li­chen be­schäf­tigt sich die Che­mie mit drei Auf­ga­ben­be­rei­chen:



$▶$ der Ana­ly­se von Stof­fen (Wor­aus be­steht der Stoff?).

$▶$ der Syn­the­se von Stof­fen (Wie kann man Ele­men­te zu­sam­men­fü­gen und was ge­schieht dabei?).

$▶$ die Tren­nung von Ge­men­gen in ihre Aus­gangs­stof­fe.

Warum wer­den Ge­men­ge in ihre Aus­gangs­stof­fe ge­trennt?



Man­che An­wen­dun­gen er­for­dern ex­trem reine Sub­stan­zen. Zum Bei­spiel be­nö­tigt man zur Her­stel­lung eines Com­pu­ter­chips sehr rei­nes Si­li­ci­um. Unter $10^9$ Silicium-​Atomen (1.000.000.000!!) darf sich ma­xi­mal ein Fremd­atom be­fin­den.



Wir un­ter­schei­den zwei Rein­heits­gra­de:



$▶$ tech­nisch rein (ca. $95$ Pro­zent rein)

$▶$ che­misch rein (über $99,5$ Pro­zent rein)

Wie wer­den Ge­men­ge in ihre Aus­gangs­stof­fe ge­trennt?



In der Che­mie gibt es un­ter­schied­li­che Ver­fah­ren zur Tren­nung von Ge­men­gen. Dabei wer­den die phy­si­ka­li­schen Ei­gen­schaf­ten der Be­stand­tei­le aus­ge­nützt:



$▶$ Lös­lich­keit von Stof­fen: Er­mög­licht das Her­aus­lö­sen von Stof­fen aus einem Ge­men­ge durch Ex­tra­hie­ren oder Fil­trie­ren (z. B. die Zu­be­rei­tung von Tee oder Kaf­fee).



$▶$ Dich­te von Stof­fen: Stof­fe mit hö­he­rer Dich­te set­zen sich ab (z. B. sinkt Eisen im Hoch­ofen ab, wäh­rend das Ge­stein auf dem Eisen „schwimmt“).



$▶$ Sie­de­tem­pe­ra­tur von Stof­fen: Stof­fe ver­damp­fen bei un­ter­schied­li­chen Tem­pe­ra­tu­ren und kön­nen so von­ein­an­der ge­trennt wer­den (z. B. bei der De­stil­la­ti­on von Rohöl, Was­ser, Schnaps).



Ein wei­te­res An­wen­dungs­bei­spiel ist die Her­stel­lung von de­stil­lier­tem Was­ser, das etwa be­nö­tigt wird, wenn kalk­hal­ti­ges Was­ser ein Gerät auf Dauer ka­putt ma­chen würde (z. B. ein Bü­gel­eisen) - siehe Ab­bil­dung auf der nächs­ten Seite.

Be­grif­fe, die du ken­nen soll­test:



$▶$ Rein­stof­fe: Dar­un­ter ver­steht man Stof­fe, die durch phy­si­ka­li­sche Ver­fah­ren nicht wei­ter auf­ge­trennt wer­den kön­nen, z. B. Was­ser.



$▶$ Ver­bin­dun­gen: Ver­bin­dun­gen sind Rein­stof­fe, die sich durch che­mi­sche Re­ak­tio­nen noch in wei­te­re Stof­fe zer­le­gen las­sen. So kann z. B. Was­ser in 2 Atome Was­ser­stoff und 1 Atom Sau­er­stoff zer­legt wer­den.



$▶$ Ele­men­te: Dar­un­ter ver­steht man Rein­stof­fe, die sich nicht mehr in wei­te­re Stof­fe zer­le­gen las­sen. So las­sen sich z. B. der Was­ser­stoff und der Sau­er­stoff im Was­ser nicht mehr in wei­te­re Stof­fe zer­le­gen.