Reinstoffe und Gemische trennen

Reinstoffe

• Reinstoffe sind Stoffe, die durch physikalische Trennverfahren nicht weiter zerlegt werden können.
• Sie sind durch Kenneigenschaften wie Schmelzpunkt, Siedepunkt, Farbe und Aggregatzustand charakterisiert.

Phasen von Gemischen

• Eine Phase ist ein homogener Bereich in einem Stoffgemisch mit gleichen physikalischen Eigenschaften.
• Homogene Gemische bestehen aus einer Phase, z.B. Lösungen und Gasgemische.
• Heterogene Gemische bestehen aus mehreren Phasen, z.B. Suspensionen und Emulsionen.

Trennung von chemischen und physikalischen Prozessen

• Physikalische Trennmethoden verändern die Stoffe nicht, z.B. Destillation, Filtration und Extraktion.
• Chemische Trennmethoden verändern die Stoffe, z.B. Elektrolyse und Thermolyse.

Chromatographie

• Die Chromatographie ist ein Trennverfahren zur Auftrennung von Stoffgemischen durch unterschiedliche Wechselwirkungen mit einer stationären (z. B. Papier) und einer mobilen Phase (Lösungsmittel).

Emulsion

• Eine Emulsion ist ein heterogenes Gemisch aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, z. B. Öl und Wasser.
• Emulgatoren stabilisieren Emulsionen, z. B. Milch.

Löslichkeit von Stoffen

• Die Löslichkeit von Stoffen kann durch Temperaturerhöhung (bei festen Stoffen) erhöht werden.
• Druckerhöhung (bei Gasen), Zerkleinern (größere Oberfläche) und Rühren (schnellere Verteilung) erhöhen die Löslichkeit ebenfalls.

Suspension

• Eine Suspension ist ein heterogenes Gemisch aus festen Teilchen in einer Flüssigkeit, z. B. Orangensaft mit Fruchtfleisch.

Chemische Formeln

• Aus chemischen Formeln können die Art und Anzahl der Elemente, sowie Massen- und Bindungsverhältnisse abgelesen werden.
• Beispielsweise zeigt H₂O, dass 2 Wasserstoffatome und 1 Sauerstoffatom vorhanden sind.

Molekulare Elemente

• Diatomare Moleküle sind z. B. H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂.
• Weitere molekulare Elemente sind z. B. P₄ und S₈.

Aufbau eines Atoms

• Ein Atom besteht aus einem Kern mit Protonen (+) und Neutronen (neutral) und einer Hülle mit Elektronen (-).

pH-Wert

• Der pH-Wert misst die Konzentration von H+-Ionen.
• pH < 7 bedeutet sauer, z. B. Zitronensäure.
• pH = 7 bedeutet neutral, z. B. Wasser.
• pH > 7 bedeutet basisch, z. B. Seifenlösung.

Basen und Laugen

• Basen sind Stoffe, die H⁺-Ionen aufnehmen können, z. B. NaOH.
• Eine Lauge ist eine wässrige Lösung einer Base, z. B. Natronlauge.

Schweflige Säure (H₂SO₃)

• Schweflige Säure ist eine schwache Säure, die aus SO₂ und Wasser entsteht und wichtig für sauren Regen ist.

Exotherme Reaktion

• Eine exotherme Reaktion setzt Energie (Wärme, Licht) frei, z. B. Verbrennung.

Kovalente Bindung

• Bei einer kovalenten Bindung teilen sich Atome Elektronen, z. B. H₂O, CO₂.

Ionenbindung

• Die Ionenbindung ist eine Bindung zwischen Metall- und Nichtmetallionen durch elektrische Anziehung, z. B. NaCl.

Aktivierungsenergie

• Die Aktivierungsenergie ist die Energie, die notwendig ist, um eine chemische Reaktion zu starten.

Katalysator

• Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie, ohne selbst verbraucht zu werden.
• Katalysatoren beschleunigen Reaktionen und verändern sich dabei nicht chemisch
• Häufig dienen Metalle und Metallverbindungen als Katalysatoren
• Technische Katalysatoren sind oft in verteilter Form auf Formkörpern aus Keramik aufgebracht

Gleichgewichtsreaktion

• Eine Gleichgewichtsreaktion läuft hin- und rückläufig ab, z. B. Haber-Bosch-Verfahren für Ammoniak.

Trennung heterogener Gemische

• Sieben trennt Gemische aufgrund der Teilchengröße, z. B. Grob- und Feinkies.
• Filtrieren trennt Suspensionen aufgrund der Teilchengröße, z.B. Bereiten von Filterkaffee.
• Dekantieren trennt Flüssigkeiten von abgesetzten Stoffen aufgrund der Dichte, z. B. Abgießen von Kochwasser.
• Zentrifugieren trennt Flüssigkeiten aufgrund unterschiedlicher Dichte durch Beschleunigen des Prozesses.

Trennung homogener Gemische

• Destillieren trennt Flüssigkeitsgemische durch Verdampfen und Kondensieren aufgrund unterschiedlicher Siedetemperaturen.
• Abdampfen trennt einen gelösten Feststoff durch Verdampfen des Lösungsmittels und anschließende Kristallisation.
• Extrahieren trennt Gemenge mit einem Lösungsmittel, wobei nur die löslichen Bestandteile extrahiert werden.
• Chromatographie trennt Reinstoffe aufgrund unterschiedlicher Verteilung zwischen stationären und mobilen Phasen.
• Adsorption trennt gelöste oder gasförmige Stoffe, indem diese an Feststoffe mit großer Oberfläche haften.

Reaktionsenthalpie

• Chemische Reaktionen sind mit Veränderungen des Energieinhaltes der reagierenden Stoffe verbunden
• Exotherme Reaktion gibt Energie frei
• Endotherme Reaktion benötigt Energie

Wasserstoffisotope

• Alle drei Wasserstoffnuklide haben die Kernladungszahl Z=1 und sind somit Isotope des Wasserstoffs
• Die Elektronenhülle aller Wasserstoffisotope gleicht sich
• Sie unterscheiden sich lediglich in der Anzahl der Neutronen und der Nukleonenzahl (Massenzahl)

Atomhülle

• Die Atomhülle ist vergleichsweise groß und nahezu masselos
• Sie enthält die negativ geladenen Elektronen

Massenzahl

• Die Massenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen

Ordnungszahl

• Die Ordnungszahl = Anzahl der Protonen = Anzahl der Elektronen
• Die durchschnittliche Atommasse eines Elements ergibt sich aus den prozentualen Anteilen der einzelnen Isotope