Stoff, Element, Verbindung und chemische Reaktion
Wie man Stoffe in Reinstoffe, Gemische, Elemente und Verbindungen einteilt und eine chemische Reaktion sicher von einem physikalischen Vorgang unterscheidet.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein Stoff ist Materie mit kennzeichnenden Eigenschaften. Er ist ein Reinstoff (Element oder Verbindung) oder ein Gemisch.
- Gemische trennt man physikalisch, Verbindungen lassen sich nur chemisch in Elemente zerlegen.
- Eine chemische Reaktion erkennt man an der Änderung der Stoffidentität: Es entstehen neue Stoffe.
- Die Hydrolyse von Acetylsalicylsäure zu Salicylsäure und Essigsäure ist eine chemische Reaktion.
- Schmelzen, Sublimation, Kristallisation und Extraktion sind physikalische Vorgänge.
Worum es geht
Jede Synthese, Gehaltsbestimmung und Stabilitätsprüfung setzt voraus, dass man Stoffe sauber einteilt. Hier geht es um Stoff, Element, Verbindung und Gemisch. Außerdem klären wir, wann eine echte chemische Reaktion vorliegt.
Stoffbegriff
Ein Stoff ist Materie mit kennzeichnenden Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Dichte oder Löslichkeit. Ein Reinstoff besteht aus nur einer Stoffart und hat konstante Eigenschaften. Ein Gemisch enthält mehrere Reinstoffe. Es ist homogen, wenn man die Bestandteile nicht unterscheiden kann, etwa in Kochsalzlösung. Bei einem heterogenen Gemisch wie einer Suspension bleiben die Phasen erkennbar.
Reinstoffe sind Elemente oder Verbindungen. Ein Element besteht aus einer einzigen Atomsorte, zum Beispiel Eisen. Eine Verbindung enthält mindestens zwei Elemente in festem Mengenverhältnis, etwa Wasser \(\ce{H2O}\). Ihre Eigenschaften unterscheiden sich völlig von denen der Elemente. Wie man solche Formeln liest, zeigt Elementsymbole, Formeln und Reaktionsgleichungen.
Der Unterschied zeigt sich beim Trennen. Ein Gemisch zerlegt man physikalisch in seine Reinstoffe. Eine Verbindung lässt sich nur chemisch in Elemente zerlegen, denn dabei müssen Bindungen brechen.
Chemisch oder physikalisch
Bei einer chemischen Reaktion entstehen neue Stoffe mit neuen Eigenschaften. Bindungen brechen und bilden sich neu. Das entscheidende Kriterium ist also die Änderung der Stoffidentität. Bei einem physikalischen Vorgang bleibt jedes Molekül, was es war.
Hydrolyse als Reaktion
Die Hydrolyse ist eine Spaltung durch Wasser und damit eine chemische Reaktion. Feuchtigkeit spaltet zum Beispiel die Esterbindung der Acetylsalicylsäure. Es entstehen Salicylsäure und Essigsäure:
\[\ce{C9H8O4 + H2O -> C7H6O3 + CH3COOH}\]
Deshalb riechen feucht gelagerte ASS-Tabletten nach Essig.
Trenn- und Phasenvorgänge
Physikalisch ist ein Vorgang, wenn ein Stoff nur Zustand oder Aufenthaltsort wechselt. Beim Schmelzen wird Eis flüssig, bleibt aber \(\ce{H2O}\). Bei der Sublimation geht ein Feststoff wie Iod direkt in die Gasphase über. Mehr dazu unter Phasenübergänge.
Auch Trennverfahren lassen die Stoffe unverändert. Die Kristallisation ordnet gelöste Teilchen zu einem Kristallgitter. Die Extraktion verteilt einen Stoff zwischen zwei Lösungsmitteln, siehe Ausschütteln.
Neuer Stoff bedeutet chemische Reaktion. Neuer Zustand oder neuer Ort bedeutet physikalischer Vorgang.
Quiz
Aussage 1
Die Sublimation von Iod ist eine chemische Reaktion, weil der Feststoff die flüssige Phase überspringt.
Die Sublimation ist ein physikalischer Vorgang. Iod wechselt nur den Aggregatzustand und bleibt derselbe Stoff.
Aussage 2
Eine Verbindung lässt sich im Gegensatz zu einem Gemisch nur auf chemischem Weg in ihre Bestandteile zerlegen.
Beim Zerlegen einer Verbindung in Elemente müssen Bindungen brechen. Gemische trennt man dagegen physikalisch.
Aussage 3
Die Spaltung von Acetylsalicylsäure durch Wasser in Salicylsäure und Essigsäure ist eine chemische Reaktion.
Bei der Hydrolyse bricht die Esterbindung, und es entstehen neue Stoffe. Die Stoffidentität ändert sich.
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