1) Stoffe, Stoffgemische, Stoffumwandlungen

      1) Chemie ist die Lehre von Stoffen und Stoffumwandlungen.

      2) Stoffe (Materialien) sind das, woraus sich wägbare Körper zusammensetzen. Beispiele: Ein Tropfen besteht aus Wasser, ein Materieklumpen aus Gestein, eine Wolke aus Luft und kleinsten Wassertröpfchen, eine 10-Cent-Münze aus Messing.

      3) Stoffumwandlungen (chemische Reaktionen) sind Vorgänge, bei denen mindestens ein neuer Stoff entsteht. Beispiele: Beim Verbrennen von Kohle entsteht das Abgas Kohlendioxid, beim Rosten entsteht aus Eisen, Luft und Wasser Rostpulver.

      4) Stoffe können vermengt vorliegen (als Stoffgemische aus mehreren Einzelbestandteilen) oder in Reinform (Reinstoffe). Beispiel: Das Stoffgemisch Salzwasser besteht aus Salz und Wasser.

      5) Reinstoffe haben immer gleichbleibende Stoffeigenschaften, an denen sie erkennbar sind. Beispiel: Reines Wasser ist immer farb- und geschmacklos, gefriert unter „Normalluftdruck“ immer bei 0°C und siedet unter Normalluftdruck immer bei +100°C.

      6) Bei Stoffgemischen hängen die Stoffeigenschaften oft von den einzelnen Reinstoffen (Bestandteilen) und von deren Mischungsverhältnis im Gemisch ab. Beispiel: Wasser schmeckt mit zunehmendem Salzgehalt immer salziger, seine Siedetemperatur steigt mit zunehmendem Salzgehalt und seine Gefriertemperatur (Erstarrungspunkt) sinkt mit zunehmendem Salzgehalt ab.

      7) Das Mischungsverhältnis der einzelnen Reinstoffe (Bestandteile) eines Stoffgemisches ist oft beliebig (manchmal allerdings nur beliebig innerhalb bestimmter Grenzen). Beispiel: In Wasser kann man beliebige Mengen Kochsalz auflösen, sofern man die Löslichkeitsgrenze nicht überschreitet (Sättigungskonzentration, maximal mögliche Konzentration).

      8) Bei chemischen Reaktionen (Stoffumwandlungen) können Reinstoffe zu einem neuen Stoff vereinigt werden (Stoffvereinigung, Synthese), Reinstoffe in neue Reinstoffe zerlegt werden (Stoffzerlegung, Analyse) oder Stoffe umgruppiert werden: Beispiele: (Der Pfeil → bedeutet: „reagiert zu“)

       Stoff A + Stoff B → Stoff AB (Stoffvereinigung) Stoff AB → Stoff A + Stoff B (Stoffzerlegung) Stoff AB + Stoff C → Stoff AC + Stoff B Stoff AB + Stoff CD → Stoff AC + Stoff BD (zwei Stoffumgruppierungen)

      2) Elemente und Verbindungen

      9) Chemisch nicht weiter zerlegbare Reinstoffe werden Elemente genannt. Sie können sich bei chemischen Reaktionen nur mit anderen Reinstoffen zu neuen Stoffen vereinigen (chemische Verbindungen bilden).

      10) Chemisch zerlegbare Reinstoffe werden chemische Verbindungen genannt.

       Bild, von links nach rechts: Kupfer, Reagenzglas mit Kupferazetat und Kupfer, Kupfer(II)oxid - schwarz, oben - Kupfer(I)oxid (rot) und Kupfer(II)Sulfid, schwarz, unten, mittig: Schwefelpulver (zitronengelb), rechts Patina (grünlich) und Kupfer(II)sulfathydrat (blau). Kupfer ist ein Element, das Andere sind Kupferverbindungen. Im Reagenzglas wurde das blaugrüne Salz Kupfer(II)Azetat durch Erhitzen in seine Bestandteile zerlegt, wobei Kupfer im Reagenzglas zurückbleibt. - eig. Foto

       Stoffe im Chemielabor (eig. Foto)

      3) Grundgesetze der Chemie

      11) Bei chemischen Reaktionen bleibt die Gesamtmasse m aller Ausgangsstoffe (Edukte) stets gleich (es geht keine Masse verloren): m (Edukte) = m (Produkte) (Gesetz der Massenerhaltung, 1. Grundgesetz der Chemie)

      Beispiel: Wenn sich 4,0 g Kupfer mit 1,0 g Schwefel verbinden, dann entstehen immer genau 5,0 g schwarzes Kupfer(I)-sulfid. Diese Verbindung besteht aus Kupfer und Schwefel, Reaktion: Kupfer + Schwefel → Kupfer(I)-sulfid, eine Stoffvereinigung.

      12) Chemische Verbindungen entstehen aus Elementen oder deren Verbindungen immer nur in ganz bestimmten, gleichbleibenden Masseverhältnissen (Gesetz der konstanten Proportionen, 2. Grundgesetz der Chemie). Beispiel: Kupfer und Schwefel verbinden sich zu schwarzblauem Kupfer(I)-sulfid immer ziemlich genau im Masseverhältnis m (Kupfer) : m(Schwefel) = 4 : 1

       Wenn also 5 g Kupfer (Symbol: Cu) und 1 g Schwefel zur Reaktion gebracht werden, dann bleibt 1 g Kupfer Cu übrig. Bei der Reaktion von 4 g Kupfer und 4 g Schwefel entstehen 5 g Kupfer(I)-sulfid und 3 g Schwefel bleiben übrig (Symbol: S; oder die 3 g S bzw. Schwefel verbrennen an Luft zu Schwefeldioxid-Gas); weitere Beispiele hierzu:

       5 g Kupfer + 1 g Schwefel → 5 g Kupfer(I)-sulfid + 1 g Kupfer 4 g Kupfer + 4 g Schwefel (S) → 5 g Kupfer(I)-sulfid + 3 g S 8 g Kupfer + 1 g S → 5 g Kupfer(I)-sulfid + 4 g Kupfer 1 kg Kupfer + 1 kg S → 1,25 kg Kupfer(I)-sulfid +750 kg S 10 mg Kupfer + 12,5 mg S → 12,5 mg Kupfer(I)-sulfid + 10 mg S.

      Kupfer(I)-sulfid enthält die Elemente Kupfer (Symbol: Cu) und Schwefel (Symbol: S) also immer im Masseverhältnis 4 : 1, d.h.: m (Cu) : m(S) = 4 : 1

      13) Wenn zwei Elemente miteinander mehrere Verbindungen bilden können, dann stehen deren Masseverhältnisse immer im Verhältnis kleiner, ganzer Zahlen zueinander (Gesetz der multiplen Proportionen). Beispiel: Kupfer Cu und Schwefel S bilden miteinander schwarzblaues Kupfer(I)-sulfid. Es gibt aber auch eine tiefschwarze Kupfer-Schwefel-Verbindung, das Kupfer(II)-sulfid. Es enthält die Elemente Kupfer Cu und Schwefel S immer im Massenverhältnis m (Cu) : m(S) = 2 : 1. In den beiden Verbindungen verhalten sich die Massenanteile von Kupfer Cu also zueinander genau wie 4 : 2 bzw. 2 : 1: m(Cu in Kupfer(I)-sulfid) : m(Cu in Kupfer(II)-sulfid) = 2 : 1.

      14) Aus dem Gesetz der multiplen Proportionen (dem Verhältnis kleiner, ganzer Zahlen) folgt, dass chemische Verbindungen und Elemente aus kleinsten, unteilbaren Stoffportionen oder Einheiten bestehen – den Atomen (Atomhypothese von Dalton). Beispiel: Es ist mit Verbindungen ähnlich wie Kachelmustern: Auch sie bestehen aus einzelnen Kacheln in ganz bestimmten Mengenverhältnissen. Für jedes Muster ist das Mengenverhältnis unterschiedlich –

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