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3.4: Klassifizierung der Materie nach ihrer Zusammensetzung

Lernziele

  • Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Reinstoff und einem Gemisch.
  • Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Element und einer Verbindung.
  • Erklären Sie den Unterschied zwischen einer homogenen Mischung und einer heterogenen Mischung.

Eine nützliche Möglichkeit, unser Verständnis von Materie zu organisieren, besteht darin, sich eine Hierarchie vorzustellen, die sich von der allgemeinsten und komplexesten bis zur einfachsten und grundlegendsten erstreckt (Abbildung \(\pageIndex{1}\)). Materie kann in zwei große Kategorien eingeteilt werden: reine Substanzen und Gemische. Eine reine Substanz ist eine Form von Materie, die eine konstante Zusammensetzung hat (was bedeutet, dass sie überall gleich ist) und Eigenschaften, die in der gesamten Probe konstant sind (was bedeutet, dass es nur einen Satz von Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Farbe, Siedepunkt usw. gibt. während der gesamten Angelegenheit). Ein Material, das aus zwei oder mehr Substanzen besteht, ist eine Mischung. Elemente und Verbindungen sind beide Beispiele für reine Substanzen. Eine Substanz, die nicht in chemisch einfachere Komponenten zerlegt werden kann, ist ein Element. Aluminium, das in Getränkedosen verwendet wird, ist ein Element. Eine Substanz, die in chemisch einfachere Komponenten zerlegt werden kann (weil sie mehr als ein Element enthält), ist eine Verbindung. Zum Beispiel ist Wasser eine Verbindung, die aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff besteht. Heute gibt es im bekannten Universum etwa 118 Elemente. Im Gegensatz dazu haben Wissenschaftler bisher Dutzende Millionen verschiedener Verbindungen identifiziert.

Abbildung \(\pageIndex{1}\): Beziehungen zwischen den Materietypen und den Methoden zur Trennung von Gemischen

Gewöhnliches Speisesalz wird Natriumchlorid genannt. Es wird als Substanz angesehen, weil es eine einheitliche und bestimmte Zusammensetzung hat. Alle Proben von Natriumchlorid sind chemisch identisch. Wasser ist auch eine reine Substanz. Salz löst sich leicht in Wasser, Salzwasser kann jedoch nicht als Substanz eingestuft werden, da seine Zusammensetzung variieren kann. Sie können eine kleine Menge Salz oder eine große Menge in einer bestimmten Menge Wasser auflösen. Eine Mischung ist eine physikalische Mischung aus zwei oder mehr Komponenten, von denen jede ihre eigene Identität und Eigenschaften in der Mischung behält. Nur die Form des Salzes wird verändert, wenn es in Wasser gelöst wird. Es behält seine Zusammensetzung und Eigenschaften.

Eine homogene Mischung ist eine Mischung, in der die Zusammensetzung in der gesamten Mischung einheitlich ist. Das oben beschriebene Salzwasser ist homogen, da das gelöste Salz gleichmäßig über die gesamte Salzwasserprobe verteilt ist. Oft ist es leicht, eine homogene Mischung mit einer reinen Substanz zu verwechseln, da beide einheitlich sind. Der Unterschied besteht darin, dass die Zusammensetzung der Substanz immer gleich ist. Die Salzmenge im Salzwasser kann von Probe zu Probe variieren. Alle Lösungen gelten als homogen, da das gelöste Material in der gesamten Lösung in der gleichen Menge vorhanden ist.

Eine heterogene Mischung ist eine Mischung, in der die Zusammensetzung in der gesamten Mischung nicht einheitlich ist. Gemüsesuppe ist eine heterogene Mischung. Jeder Löffel Suppe enthält unterschiedliche Mengen der verschiedenen Gemüsesorten und anderer Bestandteile der Suppe.

Phase

Eine Phase ist jeder Teil einer Probe, der eine einheitliche Zusammensetzung und Eigenschaften aufweist. Definitionsgemäß besteht eine reine Substanz oder ein homogenes Gemisch aus einer einzigen Phase. Eine heterogene Mischung besteht aus zwei oder mehr Phasen. Wenn Öl und Wasser kombiniert werden, mischen sie sich nicht gleichmäßig, sondern bilden zwei separate Schichten. Jede der Schichten wird als Phase bezeichnet.

Beispiel \(\pageIndex{1}\)

Identifizieren Sie jede Substanz als Verbindung, Element, heterogene Mischung oder homogene Mischung (Lösung).

  1. gefilterter Tee
  2. frisch gepresster Orangensaft
  3. eine CD
  4. Aluminiumoxid, ein weißes Pulver, das ein Verhältnis von Aluminium- und Sauerstoffatomen von 2:3 enthält
  5. Selen

Gegeben: eine chemische Substanz

: seine Klassifizierung

Strategie:

  1. Entscheiden Sie, ob ein Stoff chemisch rein ist. Wenn es rein ist, ist die Substanz entweder ein Element oder eine Verbindung. Wenn eine Substanz in ihre Elemente getrennt werden kann, handelt es sich um eine Verbindung.
  2. Wenn ein Stoff chemisch nicht rein ist, handelt es sich entweder um ein heterogenes Gemisch oder um ein homogenes Gemisch. Wenn seine Zusammensetzung durchweg einheitlich ist, handelt es sich um eine homogene Mischung.

Lösung

  1. A) Tee ist eine Lösung von Verbindungen in Wasser und daher chemisch nicht rein. Es wird normalerweise durch Filtration von Teeblättern getrennt.B) Da die Zusammensetzung der Lösung durchweg einheitlich ist, handelt es sich um eine homogene Mischung.
  2. A) Orangensaft enthält sowohl feste (Fruchtfleisch) als auch flüssige Partikel; es ist chemisch nicht rein.
    B) Weil seine Zusammensetzung nicht durchweg einheitlich ist, ist Orangensaft eine heterogene Mischung.
  3. A) Eine Compact Disc ist ein festes Material, das mehr als ein Element enthält, wobei Bereiche unterschiedlicher Zusammensetzung entlang seines Randes sichtbar sind. Daher ist eine Compact Disc nicht chemisch rein.B) Die Regionen unterschiedlicher Zusammensetzung weisen darauf hin, dass eine Compact Disc eine heterogene Mischung ist.
  4. A) Aluminiumoxid ist eine einzelne, chemisch reine Verbindung.
  5. A) Selen ist eines der bekannten Elemente.

Übung \(\pageIndex{1}\)

Identifizieren Sie jede Substanz als Verbindung, Element, heterogene Mischung oder homogene Mischung (Lösung).

  1. Weißwein
  2. Quecksilber
  3. Ranch-Stil Salatdressing
  4. Tafelzucker (Saccharose)

Antwort a: homogene Mischung (Lösung) Antwort b: element Antwort c: heterogene Mischung Antwort d: Verbindung

Beispiel \(\pageIndex{2}\)

Wie würde ein Chemiker jedes Beispiel für Materie kategorisieren?

  1. Salzwasser
  2. Boden
  3. Wasser
  4. Sauerstoff

Lösung

  1. Salzwasser verhält sich wie eine einzige Substanz, obwohl es zwei Substanzen enthält — Salz und Wasser. Salzwasser ist eine homogene Mischung oder eine Lösung.
  2. Der Boden besteht aus kleinen Stücken verschiedener Materialien und ist daher eine heterogene Mischung.
  3. Wasser ist eine Substanz. Da Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht, ist es eine Verbindung.
  4. Sauerstoff, eine Substanz, ist ein Element.

Übung \(\pageIndex{2}\)

Wie würde ein Chemiker jedes Beispiel von Materie kategorisieren?

  1. Kaffee
  2. Wasserstoff
  3. ein Ei

Antwort a: eine homogene Mischung (Lösung), vorausgesetzt, es handelt sich um gefilterten Kaffee Antwort b: Element Antwort c: heterogene Mischung

Zusammenfassung

Materie kann in zwei große Kategorien eingeteilt werden: reine Stoffe und Gemische. Eine reine Substanz ist eine Form von Materie, die eine konstante Zusammensetzung und Eigenschaften aufweist, die in der gesamten Probe konstant sind. Mischungen sind physikalische Kombinationen von zwei oder mehr Elementen und/oder Verbindungen. Mischungen können als homogen oder heterogen klassifiziert werden. Elemente und Verbindungen sind beide Beispiele für reine Substanzen. Verbindungen sind Substanzen, die aus mehr als einem Atomtyp bestehen. Elemente sind die einfachsten Substanzen, die nur aus einer Atomart bestehen.

Vokabular

  • Element: eine Substanz, die nur aus einer Atomart besteht.
  • Verbindung:Eine Substanz, die aus mehr als einem Atomtyp besteht, der miteinander verbunden ist.Mischung: eine Kombination von zwei oder mehr Elementen oder Verbindungen, die nicht miteinander reagiert haben; Jeder Teil in der Mischung behält seine eigenen Eigenschaften.

Contributions & Attributions

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  • Stephen Lower, emeritierter Professor (Simon Fraser U.) Chem1 Virtuelles Lehrbuch

  • Marisa Alviar-Agnew (Sacramento City College)

  • Henry Agnew (UC Davis)