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Anorganische Chemie - Definition Stoff und Einteilung der Stoffe

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Anorganische Chemie

Definition Stoff und Einteilung der Stoffe

Betrachten wir ein Objekt, welches wir direkt (z.B. den Mond; einen Stuhl) oder nur mit Hilfsmitteln (z.B. eine Bakterie; ein Wassermolekül) wahrnehmen können, so können wir es nach Form, Größe und Stofflichkeit kennzeichnen.

Einen Ingenieur interessieren in erster Linie die Größe und Form des Objekts, da er dieses Körper betrachtet.

Ein Chemiker interessiert sich eher für die Stofflichkeit des Objektes. Form und Größe sind für ihn von geringerem Interesse.

Wichtig

Eine eindeutige Definition von Stoff existiert in der Chemie nicht. Allgemein formuliert sind Stoffe Dinge, deren innere Eigenschaften im Vordergrund des Interesses stehen, d.h. die beteiligten Atomen oder Moleküle sowie die Art ihres Zusammenschlusses. Form und Größe von Objekten haben keinen Einfluss auf die Zuordnung zu einem Stoff. Synonym können für die Bezeichnung Stoff auch die Begriffe Materie oder Substanz verwendet werden.

Einteilung der Stoffe
Einteilung der Stoffe

Um Stoffe hinsichtlich ihrer Zusammensetzung zu unterscheiden, benötigen wir zunächst die Definition des Begriffs Phase in der Chemie.

Eine Phase ist ein räumlicher Bereich, in dem die bestimmenden physikalischen Parameter und die chemische Zusammensetzung eines Stoffes homogen sind. Die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Phasen wird Phasengrenzfläche genannt.

Materien können aufgrund äußerlicher Erscheinung in homogene und heterogene Stoffe bzw. Stoffgemische unterschieden werden.

Heterogene Stoffe/heterogene Gemische

Heterogene Stoffe sind uneinheitlich aufgebaut und bestehen aus mindestens zwei oder mehreren Phasen (z. B. Granit, Kunstmarmor). Durch physikalische Trennverfahren können heterogene Stoffe in ihre homogenen Bestandteile getrennt werden.

Homogene Stoffe/homogene Gemische

Homogene Stoffe bestehen aus einer Phase und sind einheitlich aufgebaut, das heißt dass alle Bestandteile des Stoffes den Raum gleichmäßig erfüllen (z. B. Edelstahl, Gold-Silber-Legierung).

Granit und Stahl
Granit (heterogen)                                                            Stahl (homogen)

Heterogene Gemische lassen sich nach dem Aggregatzustand ihrer Bestandteile unterteilen:

Aggregatzustand

der Bestandteile

Heterogene Gemische

Bezeichnung

Beispiele

fest - fest

Gemenge

Gesteine, Kunstmarmor,

Erze mit Gangart

fest - flüssig

Suspension

Schmutzwasser,

Lehm

fest - gasf.

Rauch

Rauch, Staub,

Bimsstein

flüssig - flüssig

Emulsion

Milch

Mayonnaise

flüssig-gasf.

Nebel

Wolken,

Schaum

gasf. - gasf.

-

-

Ein heterogenes Gemisch aus zwei gasförmigen Phasen ist nicht beständig, da sich Gase stets homogen miteinander vermischen.

Ebenso lassen sich homogene Gemische nach dem Aggregatzustand ihrer Bestandteile einteilen:

Aggregatzustand

der Bestandteile

Homogene Gemische

Bezeichnung

Beispiele 

fest - fest

Feste Lösung,

Mischkristalle

Bronze, Messing

Kobaltglas

fest - flüssig

Lösung

Salz in H2O,

Zucker in H2O

fest - gasf.

Lösung

H2 in Metallen

   (Hydridspeicher)    

flüssig - flüssig

Lösung

Vodka

Essig

flüssig-gasf.

Lösung

Mineralwasser,

O2 in Blut

gasf. - gasf.

Gasgemisch

  Luft, Gärgas       

 

Die homogenen Stoffe können wir in Mischphasen und Reinstoffe unterteilen.

Mischphasen

Als Mischphasen werden homogene Gemische von zwei oder mehreren reinen Stoffen bezeichnet. Die chemische Zusammensetzung von Mischphasen ist veränderlich (z. B. Kochsalz gelöst in Wasser). Mischphasen können durch physikalische Trennmethoden in ihre chemisch reinen Stoffe getrennt werden.

Reinstoffe

Reine Stoffe besitzen eine definierte chemische Zusammensetzung und definierte physikalische Eigenschaften (z.B. Kochsalz NaCl, Gold Au ). Als Reinstoffe werden Verbindungen oder chemische Elemente bezeichnet.

Gut zu wissen

In der Praxis existieren absolut reine Stoffe nicht. Sie enthalten stets einen mehr oder weniger geringen Anteil an Verunreinigungen. Deshalb wird bei im Chemikalienhandel handelbaren Reinstoffen der Reinheitsgrad mit angegeben, z.B. der Reinheitsgrad des Stoffes in % angegeben oder mit Bezeichnungen wie "reinst" oder "pro analysi" versehen.

Verbindungen

Diese Reinstoffe bestehen aus mindestens zwei verschieden Elementen. Sie können durch chemische Trennverfahren in ihre chemischen Elemente zerlegt werden (z.B. Schwefelsäure H2SO4, Wasser H2O).

Elemente

Als chemische Elemente bezeichnet man in der Chemie die Grundstoffe der chemischen Reaktionen. Ihre Atome sind ihr kleinsten, durch chemische Reaktionen nicht weiter teilbaren Einheiten. Zu einem Element gehören alle Atomsorten (Isotope) mit derselben Anzahl von Protonen in ihrem Atomkern. Damit haben sie die gleiche Kernladungszahl (Ordnungszahl) und daher auch einen gleichen Aufbau der Elektronenhülle. Die chemischen Elemente sind nach ihrer Ordnungszahl im Periodensystem der Elemente angeordnet (z. B. Neon Ne, Sauerstoff O2).