Chemie Grundlagen
Grundbegriffe der Chemie
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Es ist sehr wichtig, dass du die Stoffeigenschaften in der Chemie kennst. Welche Stoffeigenschaften es gibt und wie du sie unterteilen kannst, zeigen wir dir hier!%und in unserem Video. Videoverweis

Stoffeigenschaften einfach erklärt

Verschiedene chemische Stoffe besitzen bestimmte Eigenschaften, mit denen du sie klar unterscheiden kannst. Ihre charakteristischen Merkmale wie beispielsweise den Aggregatzustand oder die Löslichkeit bezeichnest du als Stoffeigenschaften.

In der Chemie unterscheidest du zwischen Reinstoffen und Stoffgemischen. Die Stoffeigenschaften eines einzelnen Reinstoffs sind immer gleich.

Mischst du zwei Reinstoffe zu einem Stoffgemisch , dann hängen die Eigenschaften deines Gemisches von den Eigenschaften der Ausgangsstoffe ab. Sie können sich verändern oder es ergeben sich neue Eigenschaften.

Am Beispiel von Messing, einem Gemisch aus Zink und Kupfer, kannst du das sehr gut erkennen. Fügst du entweder mehr Zink oder Kupfer zum Gemisch hinzu, ändern sich die Eigenschaften von Messing. Durch mehr Kupfer zum Beispiel kann das Messing elektrischen Strom besser leiten.

Physikalische Eigenschaften

Die physikalische Eigenschaft eines Stoffes kannst du experimentell untersuchen. Um eine Eigenschaft genau zu beschreiben, gibst du einen Wert sowie die passende Messgröße an. Der Stoff bleibt während des Experiments unverändert.

Das ist ein entscheidender Unterschied zu den chemischen Eigenschaften. Willst du die chemischen Eigenschaften eines Stoffes untersuchen, wird er sich zum Beispiel durch eine Reaktion verändern. Es gibt sehr viele verschiedene physikalische Stoffeigenschaften. Wir erklären dir die wichtigsten, die du kennen musst. 

Farbigkeit

Verschiedene Stoffe besitzen verschiedene Farben. Das liegt daran, dass sie Licht des elektromagnetischen Spektrums absorbieren können. Wir Menschen können die Farben wahrnehmen, weil sie im sichtbaren Bereich des Spektrums liegen. Genauer gesagt zwischen den Wellenlängen 380 Nanometer (nm) und 780 nm.

Farbige Stoffe absorbieren demnach einen Teil des sichtbaren Bereichs. Jedoch gibt es einen Zusammenhang zwischen absorbierter Farbe und die für uns Menschen beobachtbare Farbe.

 

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Sichtbarer Bereich des Lichts

 

Stoffe, die den blauen Teil des sichtbaren Lichts absorbieren, reflektieren die anderen Farben wie rot und grün. Die beobachtbare Farbe entsteht einfach gesagt durch die Farbmischung der reflektierten Bestandteile. Du nennst den Vorgang auch Farbmischung. Die Mischung von Rot und Grün erzeugt eine gelbe Farbe. Demnach absorbieren beispielsweise gelbe Stoffe den blauen Teil des sichtbaren Lichts.

Dichte

Die Dichte gibt das Verhältnis von Gewicht und Volumen an. Stell dir vor, du hast zwei Liter von zwei verschiedenen Flüssigkeiten und wiegst sie mit einer Waage. Die schwerere Flüssigkeit hat dann eine höhere Dichte, da sie bei gleichem Volumen (zwei Liter) mehr Masse hat. 

Wenn du mehr über die Dichte erfahren willst, schaue dir unbedingt unser Video dazu an!

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes beschreibt, wie schnell der Stoff Wärme weiterleiten kann. Je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto schneller kühlt sich der Stoff auch wieder ab. Gute Wärmeleiter sind Metalle wie Silber (Ag) und Kupfer (Cu). Holz und Glas sind dagegen schlechte Wärmeleiter, dafür aber gute Wärmedämmer.

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Elektrische Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit gibt an, wie gut Stoffe und Materialien Strom, das heißt fließende Elektronen, leiten können. Auch dafür eignen sich Metalle wie Kupfer (Cu) besonders. Grundsätzlich kannst du Stoffe nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit in drei Kategorien unterteilen:

  • Leiter: gute elektrische Leitfähigkeit (Metalle) 
  • Halbleiter: mäßig elektrische Leitfähigkeit, steigt mit Temperatur an (chemische Elemente wie Silizium)
  • Isolator: keine elektrische Leitfähigkeit (Glas)

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Magnetismus

Magnetismus allgemein ist die Wechselwirkung eines Stoffes mit einem magnetischen Feld . Je nach Verhalten des Stoffes kann es verschiedene Arten des Magnetismus geben. Außerdem existieren spezifische Eigenschaften magnetischer Stoffe. Beispiel: Die Magnetisierung eines Stoffes gibt die Stärke des entstehenden Magnetfeldes an.

Aggregatzustand

Der Aggregatzustand beschreibt den Stoffzustand bei definierten Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Druck. Du unterscheidest zwischen drei Aggregatzuständen: fest, flüssig und gasförmig. Sicherlich kennst du sie für die Verbindung Wasser: das feste Eis, das flüssige Wasser und den gasförmigen Wasserdampf.

Wenn du mehr über den Aggregatzustand erfahren willst, schaue dir unbedingt unser Video dazu an!

Schmelzpunkt und Siedepunkt

Schmelz- und Siedepunkt sind Stoffeigenschaften, die die Übergänge zwischen den drei Aggregatzuständen definieren. Die beiden Temperaturpunkte sind abhängig vom Umgebungsdruck. Wenn Eis den Schmelzpunkt erreicht, wird es zu Wasser. Erhitzt du das Wasser auf den Siedepunkt, geht Wasser in Wasserdampf über.

Viskosität

Die Viskosität beschreibt das Fließverhalten von Flüssigkeiten und Gasen. Einfach gesagt zeigt sie dir, wie zähflüssig ein Stoff ist. Anschaulich kannst du dir die Viskosität oder auch Zähflüssigkeit folgendermaßen vorstellen: Je schneller sich eine Flüssigkeit in einem Behälter ausbreitet, wenn du sie hineinschüttest, desto niedriger ihre Viskosität bzw. Zähflüssigkeit. 

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Oberflächenspannung

Die Oberflächenspannung kannst du auch Grenzflächenspannung nennen. Sie tritt immer zwischen der Grenzfläche zweier Stoffe beziehungsweise Medien auf. Ursache ist eine starke Wechselwirkung der einzelnen Moleküle untereinander.

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Beobachtbare Oberflächenspannung von Wasser

 

Füllst du beispielsweise ein Wasserglas langsam über den Glasrand hinaus, so läuft das Glas zunächst nicht über. Die Wechselwirkungen der Wassermoleküle untereinander halten die Oberfläche zunächst stabil. Das andere Medium ist hier die Umgebungsluft.

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Verformbarkeit

Die Fähigkeit von Stoffen, sich infolge einer Druckeinwirkung zu verformen anstelle zu brechen, nennst du Verformbarkeit oder Duktilität. Gläser besitzen eine niedrige Duktilität, da sie schnell brechen. Metalle dagegen sind meist duktil. 

Chemische Eigenschaften

Für die Untersuchung auf Stoffeigenschaften in der Chemie müssen die Stoffe umgewandelt werden. Das geschieht meist durch eine chemische Reaktion . Chemische Eigenschaften sind genauso für das Verständnis von chemischen Reaktionen wichtig. 

Reaktivität

Die Reaktivität eines Stoffes beschreibt, wie gerne er mit anderen Stoffen reagiert. Hochreaktive Stoffe reagieren beispielsweise schon mit der Umgebungsluft. Die Reaktivitäten gegenüber Sauerstoff, Wasser, Halogenen, Säuren und Basen sind für dich meist am wichtigsten.

Aus dem Alltag ist dir vielleicht die Korrosion von bestimmten Metallen bekannt. Durch Kontakt des Metalls mit Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit wird es langsam oxidiert. Dadurch bildet sich für Eisen beispielsweise Rost.

Löslichkeit

Die Löslichkeit von Stoffen ist eine wichtige chemische Eigenschaft. Es hängt einerseits vom molekularen Aufbau und andererseits vom Lösungsmittel ab. Um abschätzen zu können, welche Stoffe sich worin lösen, gibt es einen bekannten Merksatz: „Gleiches löst sich in gleichem.“ Viele ionische Verbindungen wie Salze lösen sich aufgrund ihrer hohen Polarität in dem polaren Lösungsmittel Wasser.

Elektronegativität

Die Elektronegativität ist eine relative Größe. Sie gibt an, wie stark ein Bindungspartner die Bindungselektronen einer chemischen Bindung für sich beanspruchen kann. Allgemein kannst du anhand der Elektronegativitätsdifferenz abschätzen, um welche Art der chemischen Bindung es sich handelt. Außerdem folgen die Elektronegativitäten im Periodensystem einem Trend. Innerhalb einer Hauptgruppe sinkt sie von oben nach unten.

Standardreduktionspotential

Das Standardreduktionspotential eines Elements oder Ions ist vor allem für die Elektrochemie wichtig. Es wird auch Redoxpotential genannt. Es gilt als Maß für die Bereitwilligkeit, Elektronen aufnehmen. Alle Standardreduktionspotentiale sind in der elektrochemischen Spannungsreihe aufgelistet. Wenn du mehr über sie erfahren willst, schaue dir unbedingt unser Video dazu an!

Flammenfärbung

Unter der Flämmenfärbung verstehst du die Farbänderung der Flamme eines Bunsenbrenners durch Verbrennung eines Stoffes darin. Sie ist eine chemische Eigenschaft, die nicht alle chemischen Elemente besitzen. Besonders die Alkalimetalle und die Erdalkalimetalle haben eine Flammenfärbung. Jedoch gibt es weitere Elemente, deren Verbindungen eine Flammenfärbung zeigen. Einige Verbindungen des Elements Bor (B) weisen eine charakteristische grüne Flammenfärbung auf. Wenn du mehr über die Flammenfärbungen erfahren willst, schaue dir unbedingt unser Video dazu an!

Enthalpie

Die Enthalpie ist eine stoffspezifische Größe der Energie und tritt bei verschiedenen Vorgängen in der Chemie auf. Beispiele sind die Reaktionsenthalpie einer chemischen Reaktion oder die Standardverbrennungsenthalpie. Sie beschreibt die Enthalpieänderung, welche bei vollständiger Verbrennung eines Stoffes auftritt. 

Physiologische Eigenschaften

Unter physiologischen Eigenschaften verstehst du Stoffeigenschaften, welche subjektiv wahrnehmbar sind und nicht direkt gemessen werden können. Beispiele hierfür sind der Geruch oder die Ökotoxizität. Sie gibt die Auswirkung eines Stoffes auf seine Umwelt an.

Übersicht Stoffeigenschaften

Abschließend findest du eine Tabelle der physikalischen und chemischen Eigenschaften zusammen mit den entsprechenden Variablen.

Physikalische Eigenschaft Chemische Eigenschaft
Farbigkeit Reaktivität
Dichte ρ Löslichkeit
Wärmeleitfähigkeit λ Elektronegativität χ
Elektrische Leitfähigkeit σ Standardreduktionspotential
magn. Permeabilität μ Flammenfärbung
Aggregatzustand  
Schmelzpunkt/Siedepunkt  
Viskosität η  
Oberflächenspannung γ  
Duktilität  



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