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Schule > Chemie > Grundlagen der Chemie > Elemente, Verbindungen, Reinstoffe, Gemenge, Trennverfahren

ELEMENTE, VERBINDUNGEN, REINSTOFFE. GEMENGE

Element: besteht aus lauter gleichartigen Atomen
Verbindung: ein Atomverband aus zwei oder mehr verschiedenartigen Atomen mit  einem festgelegtem Atomzahlverhältnis (z.B.: NaCl; H2O; CO2; C6H12O6)
Reinstoff: besteht aus gleichartigen Teilchen und hat durch und durch gleiche  Eigenschaften. Elemente und Verbindungen sind Reinstoffe (z.B.: Fe; O2; destilliertes Wasser).
Gemenge: Mischung aus zwei oder mehreren Reinstoffen in einem beliebigen  Mischungsverhältnis. Die meisten in der Natur vorkommenden Stoffe  sind Gemenge.
z.B.: ( Leitungswasser besteht aus: Wasser, Mineralsalzen, Luft
( Milch besteht aus: Wasser, Fett, Eiweißstoffen, Zucker,  Calciumsalzen, Vitaminen
( Blut besteht aus: Wasser, Eiweißstoffen, Fett, Zucker,  Cholesterol, Hämoglobin usw.
( Hautcreme besteht aus: Vaseline, Casein, Lecithin, Fetten,  Ölen, Glycerin, Duftstoffen
STOFFE
REINSTOFFE STOFFGEMENGE
ELEMENTE VERBINDUNGEN EINHEITLICH UNEINHEITLICH
(homogen) (heterogen)
Wasserstoff Wasser Salzlösung Orangensaft
Sauerstoff Zuckerlösung
Chlor Natriumchlorid Alkohol Milch
Natrium Legierungen
Kohlenstoff Kohlendioxid Gasmischung (Luft) Granit

Sauerstoff
Ein Gemenge entsteht durch physikalische Vorgänge (z.B. Mischen) aus mehreren Reinstoffen und kann durch physikalische Verfahren wieder aufgetrennt werden.
In homogenen Gemengen sind die verschiedenen Teilchen mit freiem Auge und auch unter dem Mikroskop nicht unterscheidbar; z.B.: Salz- und Zuckerlösung; solche klare Lösungen laufen durch einen Papierfilter durch (Teilchengröße ist kleiner als 1nm).

Bei heterogenen Gemengen sind die verschiedenen Bestandteile optisch unterscheidbar.Beispiele:
( Nebel = gasförmiger Stoff (Luft) mit flüssigen Stoffen (Wassertropfen)( Rauch = gasförmige Stoffe (Luft) mit festen Stoffen (Russteilchen)
( Emulsion = wasserunlösliche Flüssigkeit ist in feinsten Tröpfchen im Wasser verteilt z.B.: Speiseöl in Wasser; Milch; Majonäse.
( Schaum = Flüssigkeit mit gasförmigen Stoff (Luft); z.B.: Seifenschaum; Bierschaum
( Suspension = Flüssigkeit mit unlöslichen Feststoffteilchen; z.B.: Wasserfarben
( Aerosol = feste oder flüssige Teilchen schweben feinst verteilt im gasförmigen Stoff z.B. Taft
( Kolloide Lösungen : Teilchengröße des gelösten Stoffes 1nm - 100nm z.B.: Milch; Stärkelösungen; Blutserum
( Dialyse: Abtrennung kleiner Begleitstoffe (z.B.: Harnstoff) aus kolloiden Lösungen (z.B.: Blut) mit  halbdurchlässigen Filtern

Trennung von Gemengen:
Zur Trennung von Stoffgemengen nutzt man die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften ihrer Bestandteile aus.

Destillation:
Auftrennung von Gemengen in Reinstoffe aufgrund der unterschiedlichen Siedetemperatur der Reinstoffe. Durch Destillation von Leitungswasser (Wasser + Salze + Luft) entsteht reines, destilliertes Wasser.
Weitere Beispiele: Benzin aus Erdöl; Ethanol aus Wein; Wasser aus Tinte

Eindampfen:
Beim Eindampfen einer Lösung verdampft das Lösemittel; der gelöste Stoff bleibt zurück.
zB: Kochsalzlösung auftrennen in H2O und NaCl
Anwendung: Salzgewinnung aus Meerwasser

Extraktion:
Herauslösen eines Stoffes aus einem Stoffgemisch durch Lösemittel.
zB: Zubereitung von Tee und Kaffee

Filtration:
Abtrennung eines unlöslichen Stoffes von einer Flüssigkeit durch Filter.
Filter hält nur Teilchen zurück, die größer als seine Poren sind.
zB: Filtrieren von Kaffee

Zentrifugieren:

Trennung von Teilchen unterschiedlicher Dichte:
zB: Trennung von Vollmilch in Rahm und Magermilch; Auftrennung von Blut in seine Bestandteile

Chromatographie:
Trennverfahren aufgrund unterschiedlicher Löslichkeit und Oberflächenhaftung.
zB: Nachweis von Lebensmittelfarbstoffen; Dopinguntersuchungen

Fällung:
Bestandteile einer Lösung werden durch eine chemische Reaktion mit zugesetztem Stoff (Fällungsmittel) in einen unlöslichen, filtrierbaren festen Stoff (Niederschlag) geführt.
zB: NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3

Schülerversuche:

ADSORPTION:
Rotwein (Himbeersaft) wird mit Aktivkohle gemischt => Aktivkohle adsorbiert roten Farbstoff => Filtration => Filtrat farblos.

FÄLLUNG:
Herstellen einer Natriumchlorid –und Silbernitratlösung.
Zusammengießen der beiden Lösungen und absetzten lassen (sedimentieren).
Anschließend filtrieren.

CHROMATOGRAFIE:
Auf einem Filterpapierstreifen wird am Startpunkt P ein Farbstoffgemisch (Tinte, Filzstift) aus mehreren Komponenten (zB: A+B) aufgetragen und der Papierstreifen in ein Laufmittel (Wasser) eingetaucht.
Das Laufmittel saugt sich im Papier hoch und überflutet den Punkt P.
Substanz A haftet am Cellulosestreifen nur schwach und wandert mit dem Laufmittel als erstes mit.
Substanz B haftet fester und wandert nur langsam mit. Dadurch kommt es zur Auftrennung des Stoffgemisches.

EXTRAKTION:
Durchführung: Zerkleinere mit der Schere einige frische Laubblätter. Gib sie mit etwas Sand in eine Reibschale und zerreiche sie mit dem Pistill. Füge nun 50 ml Spiritus hinzu und reibe erneut. Gieße die Lösung in einen Trichter mit Filter. Das Filtrat kann zum Färben (zB: Eier) verwendet werden.

DESTILLATION:
Das Gemenge wird in einem Glaskolben zum Sieden erhitzt, der Dampf des entstehenden Reinstoffes durch Abkühlung wieder verflüssigt und aufgefangen

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