Stoffeigenschaften Chemie

In der Chemie unterscheidet man verschiedene Stoffe. Dazu zählen nicht nur die Elemente, sondern auch heterogene und homogene Gemische. Zur Unterscheidung der einzelnen Stoffe werden bestimmte Eigenschaften herangezogen. Diese spielen auch eine besondere Rolle für die unterschiedlichen Trennmethoden.

Die Stoffeigenschaften der Chemie – Erklärung

Die Eigenschaften, die ein Stoff besitzt, können wiederum in drei verschiedene Kategorien unterteilt werden. Man unterscheidet dabei physikalische, chemische und physiologische Eigenschaften. Obwohl dieser Artikel der physikalischen Chemie zugeordnet ist, lernst du auch die anderen Bereiche kennen.

Die Charakteristik eines Stoffes, die mithilfe der verschiedenen Methoden analysiert wurde, ist für jeden Stoff einzigartig. Daher ist es möglich, Stoffe voneinander zu trennen, indem man die verschiedenen physikalischen Eigenschaften dafür anwendet. Ein Beispiel dafür ist die Destillation, die zur Stofftrennung den Siedepunkt verwendet.

Physikalische Stoffeigenschaften Chemie

Die größte Bedeutung für einen Stoff haben die physikalischen Eigenschaften. So werden alle Charakteristika definiert, die experimentell bestimmbar und messbar sind. Außerdem verändern sie sich während des Prozesses des Messens nicht. Die folgende Tabelle gibt dir einen Überblick über die verschiedenen Eigenschaften, die unter anderem messbar sind. Ein paar davon erläutern wir dir im Anschluss genauer.

Farbe

Die Farbe ist wohl die Eigenschaft eines Stoffes, die am leichtesten zu bestimmen ist. Oftmals reicht es dafür, den menschlichen Sehsinn zu verwenden. Allerdings gibt es tatsächlich auch Messgeräte für diese Eigenschaft. Die Wissenschaft dahinter wird als Farbmetrik bezeichnet. Ziel dieser Methode ist es, die Farbe durch Zahlen eindeutig wiederzugeben.

An vielen Stellen wird die Farbe auch mithilfe der absorbierten Wellenlänge ermittelt. Allerdings besteht auch hier der Bedarf nach Zahlen, die Farben einheitlich ausdrücken, da Begriffe wie "grün" und "blau" vom Betrachter aus subjektiv wahrgenommen werden.

Aggregatzustand

Der Aggregatzustand eines Stoffes lässt sich meist mit bloßem Auge erkennen. Man unterscheidet dabei die drei natürlich vorkommenden Zustände: fest, flüssig und gasförmig. Der Wechsel der Aggregatzustände erfolgt durch Druck- und Temperaturänderungen.

Dichte

Eine weitere wichtige Eigenschaft eines Stoffes wird Dichte genannt. Sie wird definiert als Verhältnis von Masse (m) zu Volumen (V) und besitzt das Formelzeichen (Rho). Die Formel zur Berechnung der Dichte lautet entsprechend:

Wasser besitzt zum Beispiel die Dichte von . Damit ist die Wasserdichte der Faktor, mit dem immer verglichen wird. Die folgende Tabelle zeigt dir einige Dichtewerte im Vergleich zu Wasser.

Stoff	Dichte
Wasser
Quecksilber
Beton
Styropor
Porzellan

Schmelz- und Siedepunkt

Zwei der wichtigsten Eigenschaften eines Stoffes sind der Schmelz- und Siedepunkt. Der Schmelzpunkt gibt dabei an, bei welcher Temperatur ein Stoff von einem festen in einen flüssigen Aggregatzustand übergeht. Der Siedepunkt gibt hingegen die Temperatur für den Übergang vom flüssigen zu gasförmigen Aggregatzustand eines Stoffes an.

Der Schmelzpunkt ist bei Reinstoffen identisch mit dem Gefrierpunkt. Bei Gemischen kommt es jedoch vor, dass diese sich minimal unterscheiden. Den Unterschied bezeichnet man in einem solchen Fall dann auch als Übergangstemperatur. Gemessen werden diese Punkte alle jeweils mit einem Thermometer.

Chemische Stoffeigenschaften – Überblick

Chemische Stoffeigenschaften unterscheiden sich von den physikalischen Eigenschaften dahin gehend, dass sie für eine Messung verändert werden müssen, um ihr Verhalten gegenüber anderen Stoffen zu betrachten. Allerdings geschieht auch dies durch experimentelle Messung. Da nicht alle Eigenschaften in diesem Artikel vorgestellt werden, zeigt dir stattdessen ein kleiner Überblick, welche chemischen Stoffeigenschaften man unterscheidet:

Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes gibt an, wie schwer oder leicht bzw. in welchem Maß ein Stoff in einem anderen, meist einem Lösungsmittel, gelöst werden kann. Konkret lässt sich das zum Beispiel im Alltag beobachten, wenn du Salz in das Nudelwasser gibst und sich dieses darin löst. Die Kristallstruktur des Salzes verschwindet und die einzelnen Teilchen werden so klein, dass sie nicht mehr zu sehen sind.

Zunächst unterscheidet man in lösliche und unlösliche Stoffe.

So gibt es besondere Feststoffe, die in Lösungsmitteln nicht löslich sind. Dieser Hintergrund wird für viele Trennmethoden verwendet, wie die Extraktion. Die Löslichkeit selbst kann sogar mit den Formeln berechnet werden:

c steht in diesem Fall für die Konzentration und wird in Mol pro Liter (mol/l) angegeben.

Reaktivität

Gegenüber den bisher genannten Eigenschaften ist die Reaktivität eine rein qualitative Stoffeigenschaften. Sie steht dabei in besonderer Verbindung mit der Brennbarkeit, da diese unter anderem auch die Reaktion mit Sauerstoff beschreibt. Weitere wichtige Partner für die Reaktivität sind Wasser, verschiedene Säuren und Basen sowie Metalle, Salzlösungen, Schwefel und natürlich auch die Nachweisreagenzien.

Säurekonstante und Basenkonstante

Die Säurekonstante und die Basenkonstante eines Stoffes spielen eine wichtige Rolle bei der Berechnung des pH-Werts. Sie geben eine Aussage über die Konzentration der Hydronium-Ionen. Dadurch lässt sich anschließend entscheiden, wie stark sauer oder basisch ein Stoff ist.

Dafür gibt es zwei Berechnungsmethoden.

Die Säurekonstante kann mit folgender Gleichung berechnet werden:

Die Basenkonstante besitzt eine ähnliche Gleichung, wird aber folgendermaßen berechnet:

Beide Gleichungen beruhen darauf, dass eine Grundsubstanz HA mit einem weiteren Stoff B auf die Ionen A(-) und HB(+) reagiert.

Standardpotential

Die letzte chemische Stoffeigenschaft, die du kennenlernst, ist das Standardpotential. Es wird zum Aufstellen der elektrochemischen Spannungsreihe verwendet und dient außerdem der Identifikation der jeweiligen Redox-Partner. Konkret definiert ist es als die elektrische Spannung zwischen einer Elektrode des bestimmten Elements und der Normal-Wasserstoffelektrode.

Physiologische Stoffeigenschaften der Chemie

Die letzte Gruppe der Stoffeigenschaften bezeichnet ebenfalls physikalische und chemische Eigenschaften, die aber in unserem alltäglichen Leben von besonderer Bedeutung sind. Die drei wichtigsten Eigenschaften stellen wir dir vor.

Geruch

Der Geruch ist eine der Eigenschaften, die mit den menschlichen Sinnen wahrgenommen wird. Daher ist sie sehr subjektiv zu unterscheiden. Zwar lässt sich durchaus nachvollziehen, welche biologischen Prozesse ablaufen, damit Lebewesen Gerüche wahrnehmen. Allerdings ist noch nicht geklärt, woher die unterschiedlichen Reaktionen darauf kommen.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Geruchstypen, die eingeordnet werden. Ein Beispiel ist die Unterteilung nach Günther Ohloff:

• blumig
• fruchtig
• harzig
• würzig
• grün
• holzig
• animalisch
• erdig

Geschmack

Der Geschmack ist ein weiterer Sinn, der mithilfe der Sinnesorgane wahrgenommen wird. Er ist genauso subjektiv wie Geruch und Farbe. Dabei unterscheidet man nur fünf wichtige Geschmacksgruppen:

• süß
• sauer
• salzig
• bitter
• umami

Toxizität

Die letzte Eigenschaft, die du im Rahmen dieses Artikels näher kennenlernst, ist die Toxizität. Diese spielt besonders im biologischen Bereich eine wichtige Rolle, da mithilfe dieser Eigenschaft eingeschätzt werden muss, in welchen Mengen bestimmte Giftstoffe zum Beispiel als Fungizide oder Pestizide verwendet werden dürfen.

Außerdem ist die Untersuchung der Giftigkeit eines Stoffes dahingehend wichtig, dass man auch Mittel gegen diese Stoffe findet, die im Falle einer Vergiftung wirksam sind. Die Giftigkeit eines Stoffes wird häufig über den Wert angegeben. Dieser beschriebt die letale Dosis, also tödliche Menge, die zum Tode der Hälfte der Versuchstiere geführt hat. Alternativ dazu existiert auch der , der die niedrigste Dosis eines Stoffes beschreibt, die bei Menschen zum Tode führt. Beide Werte werden meist in Gramm oder Milligramm der Substanz pro Kilogramm Körpergewicht des Lebewesens angegeben. Die Tabelle führt dir ein paar der giftigen Stoffe für den Menschen auf:

Substanz	Verabreichung	Lethale Dosis
Ethanol	oral
Koffein	oral
Senfgas	percutan (über die Haut)
Botulinumtoxin (Botox)	intravenös (geschätzt)oral (geschätzt)

Bestimmung der Stoffeigenschaften

Zum Abschluss dieses Artikels siehst du nun zwei Bilder mit chemischen Stoffen. Daneben haben wir dir notiert, welche Stoffeigenschaften dieses Gemisch oder der Reinstoff besitzt.

Mit diesem Wissen kennst du nun die wichtigsten Stoffeigenschaften und kannst diese auch bestimmen. Damit du nichts vergisst, haben wir die wichtigsten Informationen für dich noch einmal zusammengefasst.

Die Stoffeigenschaften eines jeden Stoffes sind charakteristisch. Anhand dieser sind die Stoffbestimmungen und Trennmethoden erst möglich.