Stoffe: Reinstoffe und Stoffgemische
In der Chemie dreht sich alles um sogenannte Stoffe – und damit meinen wir nicht den Stoff zum nähen, sondern die Materialien, aus denen Dinge bestehen. Alles, was existiert, besteht aus solchen Stoffen. Wir unterscheiden hier zwischen Reinstoffen und Stoffgemischen – Beispiele dafür findest du überall um dich herum!
Das Wichtigste auf einen Blick
- Stoffe sind die Materialien, aus denen alles besteht. Alle Stoffe bestehen aus einzelnen Teilchen.
- Reinstoffe sind solche Stoffe, die gar keine Verunreinigungen haben. Sie findet man nur sehr selten in der Natur.
- Die meisten Sachen bestehen aus Stoffgemischen von mindestens zwei verschiedenen Stoffen.
- Bei homogenen Stoffgemischen erkennt man nicht mit dem bloßen Auge, dass es ein Stoffgemisch ist, weil die Teilchen so fein ineinander verteilt sind.
- Bei heterogenen Stoffgemischen kann man deutlich sehen, dass zwei oder mehr Stoffe mit einander vermischt sind. Manchmal braucht man dafür aber ein Mikroskop.
Was sind Reinstoffe?
Alles auf unserer Erde und im ganzen Universum besteht aus sehr kleinen Teilchen. Von den kleinsten solcher Teilchen hast du vielleicht schon mal gehört: die Atome.
Nehmen wir als Beispiel eine Plastikflasche. Mit dem bloßen Auge sieht das Plastik aus, als wäre es ein einzelnes Stück. Wenn Du aber mit einem high-tech Mikroskop darauf schaust, siehst du, dass Plastik aus länglichen Teilchen besteht – fast wie Fäden. Jeder dieser Fäden besteht aus demselben Stoff. Wenn ein Gegenstand aus nur einem einzigen Stoff besteht, reden wir von einem Reinstoff.
In der Natur gibt es Reinstoffe nur sehr selten – das liegt daran, dass in der Natur jederzeit ganz viele chemische Reaktionen stattfinden, oder dass die Stoffe mit anderen Stoffe vermischt werden.
Reinstoffe, die du auch zuhause finden kannst, sind zum Beispiel:
Was sind Stoffgemische?
Wie der Name schon sagt, sind Stoffgemische Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen. Die meisten Dinge und Gegenstände auf der Welt sind Stoffgemische – das wohl bekannteste Stoffgemisch ist die Luft, die wir atmen. Sie besteht aus verschiedenen Gasen. Stoffgemische haben unterschiedliche Namen, auf Basis der Aggregatzustände der Stoffe im Gemisch.
Feststoffgemisch
Wenn Du einen Kuchen backen willst, fängst du meist damit an, Mehl, Zucker, Salz und Backpulver miteinander zu vermischen. Weil diese Zutaten alle fest sind, würde ein Chemiker dann von einem Feststoffgemisch sprechen.
Andere Beispiele für Feststoffgemische sind zum Beispiel Müsli oder ein Gewürzmix.
Suspension
Bei Wellengang am Strand kannst Du oft beobachten, wie das Wasser den Sand aufwirbelt und ein bisschen dreckig wird. So ein Stoffgemisch aus einem festen und einem flüssigen Stoff nennen wir Suspension. Wichtig ist, dass sich der feste Stoff dabei nicht in dem flüssigen auflöst, sondern nur ein bisschen darin schwimmt. Wenn Du das Gemisch also stehen lässt und sich ein Feststoff absetzt, weißt Du, dass es sich um eine Suspension handelt.
Andere Beispiele für Suspensionen sind Wandfarben oder Orangensaft mit Stückchen.
Lösung
Ein anderes Stoffgemisch, bei dem wir etwas mit einer Flüssigkeit mischen, ist die sogenannte Lösung. Der Unterschied zu einer Suspension ist aber, dass Stoffe in einer Lösung in einander aufgelöst sind. Das bedeutet, dass die kleinsten mikroskopischen Teilchen perfekt miteinander vermischt sind. Bei einer Lösung können Flüssigkeiten, Gase oder Feststoffe mit einer anderen Flüssigkeit vermischt sein.
Im Alltag findest du Lösungen zum Beispiel in Flüssigseife, Mineralwasser oder Zuckerwasser.
Emulsion
Die dritte Art Stoffgemisch, bei der wir etwas mit einer Flüssigkeit mischen, nennt sich Emulsion. Bei einer Emulsion vermischt man zwei Flüssigkeiten miteinander. Oft mischen sich diese Flüssigkeiten nicht perfekt, wodurch das Stoffgemisch trübe wird. Bei Milch, zum Beispiel, entsteht die typische weiße Farbe: mikroskopische Fetttröpfen schwimmen in der Flüssigkeit und sehen mit dem bloßen Auge weiß aus.
Andere Emulsionen, die du kennst, sind Joghurt oder Hautcremes.
Schaum
Du hast es schon gemerkt: Es gibt viele Arten, Stoffe mit einer Flüssigkeit zu mischen. Die vierte und letzte Art kennst du als Schaum. Bei Schaum ist ein Gas – zum Beispiel in der Form von Luft – mit der Flüssigkeit vermischt. Es bilden sich typische Bläschen, die das Gas einschließen. Produkte wie Rasierschaum bestehen zum Beispiel aus einer Gaskartusche, die das Gas Butan auf Knopfdruck mit der Flüssigkeit in der Flasche mischt – und oben kommt dadurch Schaum raus.
Ein ähnliches Beispiel von Schaum ist Sprühsahne oder Schaum in der Badewanne.
Nebel
Das „Gegenteil“ von Schaum ist Nebel. Hierbei eine Flüssigkeit in Form von sehr feinen Tröpfchen mit einem Gas vermischt. Nebel gibt es in der Natur fast nur in Form von Wassertröpfchen in der Luft: Die meisten Stoffe kondensieren sehr schnell und bilden große Tropfen, die dann durch Schwerkraft nach unten fallen.
Rauch
Wenn sich sehr kleine Teilchen von Feststoffen in einem Gas verteilen, nennt man dieses Stoffgemisch Rauch. Das bekannteste Beispiel von Rauch ist, wenn sich kleinste Ruß-Teilchen bei einem Brand mit der Luft vermischen.
Feinstaub, den man in Städten manchmal findet, ist auch eine Form von Rauch.
Legierung
Ein sehr, sehr feines Gemisch von zwei Feststoffen kennen wir als Legierung. Die entstehen erst, wenn man zwei Feststoffe, schmelzen lässt, miteinander vermischt und dann wieder fest werden lässt. In der Metallverarbeitung wird das sehr oft genutzt. Viele Metalle in unserem täglichen Leben sind Legierungen.
Du kennst zum Beispiel die Legierungen Messing oder Bronze. Viele Statuen bestehen aus Bronze, weil es viel beständiger und härter ist als viele reine Metalle.
Gasgemisch
Wenn wir Gase miteinander mischen, entsteht ein Gasgemisch. Das wohl bekannteste Gasgemisch ist die Luft, die wir atmen: Sie besteht hauptsächlich aus Stickstoff, mit dem andere Gase wie Sauerstoff vermischt sind.
Auch Erdgas oder Biogas sind Beispiele für Gasgemische.
Homogene und heterogene Gemische
Wie du in den obenstehenden Erklärungen vielleicht schon gesehen hast, unterscheiden wir bei Stoffgemischen oft, wie fein ein Stoff in dem anderen verteilt ist. In Fachsprache nennen wir solche Gemische homogen oder heterogen. Die entscheidende Stoffeigenschaft hier ist die Löslichkeit. Das kannst Du Dir ungefähr so vorstellen:
Homogene Stoffgemische
…sind besonders fein verteilt. Das bedeutet, dass die allerkleinsten Teil des gelösten Stoffes perfekt im Lösungsmittel aufgelöst sind. Wenn Du zum Beispiel Salz in einem Glas Wasser auflöst, fallen die kleinen Salzkristalle langsam auseinander, bis jedes einzelne kleine Salzteilchen nur noch von Wasserteilchen umgeben ist. Wenn du also mit einem perfekten Mikroskop auf das Stoffgemisch schauen würdest, wären alle Teilchen perfekt verteilt – und das nennen wir homogen,
Legierungen, Lösungen und Gasgemische sind alle homogene Stoffgemische.
Heterogene Stoffgemische
… sind nicht perfekt im Lösungsmittel verteilt – man kann zum Beispiel mit einem sehr guten Mikroskop immer noch kleine „Klumpen“ von Teilchen in dem Stoffgemisch erkennen. Bei einer Emulsion, zum Beispiel, sind solche Klumpen die kleinen Tröpfchen von Öl oder Fett in Wasser. Bei einer Suspension handelt es sich beispielsweise um die Sandkörner. Auch wenn also manche Stoffe mit dem bloßen Auge sehr gut verteilt scheinen, würde man bei einer heterogenen Mischung unter einem perfekten Mikroskop immer noch deutlich die miteinander vermischten Stoffe unterscheiden können.
Suspensionen, Emulsionen, Rauch, Nebel und Feststoffgemische sind alle heterogene Stoffgemische.
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