Reinstoffe, Heterogene und homogene Gemische

Hallo und herzlich willkommen! Mein Name ist Götz. Heute werde ich die Begriffe Reinstoffe und Gemische erklären. Es geht dabei um die Fragen: Was sind Reinstoffe? Was sind Gemische? Und welche Arten von Gemischen gibt es? Um hier in dieses Video einsteigen zu können, solltest du bereits wissen, was ein Aggregatzustand ist, was ein chemisches Element ist und was eine chemische Verbindung ist. Zunächst einmal zur Definition von Reinstoffen. Reinstoffe sind einheitlich zusammengesetzte Stoffe. Stoffe also, die keine Verunreinigung enthalten, und die nur aus einer Atomsorte oder einer Molekülsorte bestehen. Reinstoffe kann man unterteilen in reine Elemente und reine Verbindungen. Reine Elemente bestehen nur aus einer einzigen Atomsorte, reine Verbindungen bestehen nur aus einer chemischen Verbindung. Ein Beispiel für ein reines Element wäre der Diamant. Ein Diamant besteht nur aus Kohlenstoffatomen mit dem Symbol C und sonst gar nichts. Ein weiteres Beispiel für ein reines Element wäre Wasserstoffgas, welches nur aus H2-Molekülen besteht, das heißt, aus Molekülen, die aus 2 Wasserstoffatomen bestehen. Ein Beispiel für eine reine Verbindung wäre sauberes Wasser, also Wasser, das frei von jeglicher Verunreinigung ist. Und solches Wasser besteht nur aus Wassermolekülen, und jedes dieser Wassermoleküle besteht aus 2 Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Auch Kochsalz ist ein Beispiel für eine reine Verbindung, es besteht aus Natriumionen und Chloridionen und sonst gar nichts. Die Verbindung heißt Natriumchlorid. Nun zur Definition von Gemischen. Gemische sind Stoffe, die durch das Mischen mindestens zweier Reinstoffe entstanden sind. Ein Beispiel für ein Gemisch wäre Salzwasser, das heißt Wasser, in dem Kochsalz gelöst wurde. Auch die Luft, die wir atmen, ist ein Gemisch. Es besteht aus verschiedenen Gasen, nämlich Stickstoff, also N2, Sauerstoff O2, Argon mit dem Symbol Ar und noch vielen anderen Gasen. Gemische kann man unterteilen in homogene Gemische und heterogene Gemische. Homogene Gemische sind Gemische, bei denen keine Phasengrenze sichtbar ist. Man würde auch sagen, die Vermischung findet auf mikroskopischer Ebene statt, wobei mikroskopisch einfach nur bedeutet, man sieht es nicht mit bloßem Auge. Bei heterogenen Gemischen ist eine Phasengrenze sichtbar. Man sagt dann auch, die Vermischung findet auf makroskopischer Ebene statt. Man will damit sagen, man sieht, dass hier 2 Stoffe miteinander vermischt sind. Ein Beispiel für ein homogenes Gemisch wäre das Lösen von Salz und Wasser. Wir haben einen Topf, füllen Wasser ein, tun etwas Salz hinein, rühren gut um und werden dann sehen, dass das Salz sich völlig im Wasser gelöst hat. Das Salzwasser ist eine homogene und das bedeutet, gleichmäßige Flüssigkeit. Ein Beispiel für ein heterogenes Gemisch wäre das Vermischen von Öl mit Wasser. Wir nehmen wieder einen Behälter mit Wasser, gießen ein bisschen Öl hinein und schauen, was passiert. Man wird sehen, dass auch bei besten Umrührungskünsten, sich das Öl und das Wasser nicht homogen vermischen. Irgendwann wird das Öl als dünner Film auf dem Wasser schwimmen und zwischen dem Öl und dem Wasser befindet sich dann eine Phasengrenze, denn wir haben es mit 2 Phasen zu tun, einer öligen und einer wässrigen. Je nachdem, was für ein Gemisch vorliegt, bekommt es eine besondere Bezeichnung. Diese verschiedenen Bezeichnungen möchte ich im Folgenden, in einer Tabelle, festlegen, wobei ich mit dem Gemisch fest in fest beginne. Je nachdem, ob ich ein homogenes oder heterogenes Fest-in-Fest-Gemisch vor mir habe, habe ich eine Legierung oder ein Gemenge. Die Legierung ist homogen und das Gemenge wäre heterogen. Ob das Gemisch homogen oder heterogen ist, habe ich in dieser Tabelle anhand der Farbe veranschaulicht, Rot bedeutet homogen und Lila bedeutet heterogen. Habe ich ein Fest-in-flüssig-Gemisch, dann habe ich entweder eine Lösung, wenn ich ein homogenes Gemisch habe oder eine Suspension, wenn ich ein heterogenes Gemisch habe. Feststoffe, die in gasförmige Stoffe gemischt werden, nennt man ganz allgemein ein Aerosol, man kann dann noch unterscheiden zwischen Rauch und Staub. Je nach Partikelgröße, der Rauch hat kleinere Partikel als der Staub. Und auf diese Weise können wir weiter unsere Tabelle komplementieren. Haben wir flüssige Stoffe, die in feste gemischt werden, haben wir einen Schwamm. Haben wir Flüssige, die in Flüssige gemischt werden, haben wir entweder eine Lösung oder eine Emulsion, je nachdem, ob homogen oder heterogen. Haben wir einen flüssigen Stoff in einen gasförmigen gemischt, dann haben wir wieder ein Aerosol, wobei wir jetzt unterscheiden zwischen Nebel und Dampf. Gasförmige Stoffe in feste gemischt bilden einen Hartschaum, gasförmige Stoffe in flüssige gemischt entweder eine Lösung oder einen Schaum und gasförmige in gasförmige Stoffe gemischt, bilden ein sogenanntes Gasgemisch. Um diese Tabelle mit etwas Leben zu füllen, möchte ich einen kleinen Beispieltest durchführen. Ich nenne irgendeinen beliebigen Stoff und ihr sagt dazu, um welche Art von Gemisch es sich handelt. Zum Beispiel hatten wir ja schon einmal gesagt, dass Luft ein Gasgemisch ist, genauso kann man sagen, dass Kies ein Gemenge ist, denn es besteht aus verschiedenen, voneinander getrennten Körnern. Es ist heterogen. Und nun versucht doch bitte anhand der Tabelle, folgende Begriffe selbst mit der korrekten Gemischbezeichnung zu benennen. Habt ihr die korrekten Antworten gefunden? Na, schauen wir mal. Messing ist eine Legierung, denn es besteht aus Kupfer und Zink, die völlig gleichmäßig miteinander vermischt sind. Da sowohl Kupfer als auch Zink Feststoffe sind, ist es eben eine homogene Fest-in-Fest-Mischung. Leitungswasser ist eine Lösung, denn zusätzlich zum reinen Wasser sind im Leitungswasser ganz viele Salze gelöst, die wir zwar nicht sehen mit bloßem Auge, die aber dennoch vorhanden sind. Das heißt, wir haben ein homogenes Fest-in-flüssig-Gemisch. Wolken bestehen aus winzig kleinen Wassertröpfchen, die in der Luft schweben. Da wir diese Wassertröpfchen ja sehen können, bzw. da sie von der Luft ja streng genommen getrennt sind, haben wir es mit einem heterogenen Flüssig-in-gasförmig-Gemisch zu tun, also einem Nebel. Milch ist eine Emulsion, das heißt eine heterogene Flüssig-in-flüssig-Mischung. Warum? Zum einen haben wir das Wasser in der Milch, denn zum größten Teil besteht die Milch aus Wasser, zum anderen Teil haben wir auch kleine Öltröpfchen, die in diesem Wasser schweben. Wenn wir lange genug warten würden und frische Milch nehmen würden, dann würden wir auch sehen, dass sich diese Öltröpfchen langsam absetzen, das ist dann die Sahne, die auf der Milch schwimmt. Müsli ohne Milch ist ein Gemenge. Wir haben Haferflocken und Nüsse und Zucker und was nicht alles miteinander vermischt, aber so, dass wir sehen können, dass es ein Gemisch ist, das heißt, es ist heterogen fest-in-fest-gemischt, also ein Gemenge. Tun wir nun Milch in unser Müsli, dann haben wir es mit einer Suspension zu tun, denn wir haben ein heterogenes Fest-in-flüssig-Gemisch, da die Milch flüssig ist, aber darin herum schwimmen ganz viele Festkörper, eben unsere Nüsse und Haferflocken und was nicht alles, und folglich ist es eine Suspension. Benzin ist eine Lösung, und zwar insofern, als dass verschiedene flüssige Substanzen miteinander oder ineinander gelöst sind, und zwar in einer Weise, dass sich keine Phasengrenze ausbildet. Benzin besteht in der Regel aus verschiedenen, sogenannten Kohlenwasserstoffen, also verschiedenen Molekülsorten, die aber so große Ähnlichkeiten miteinander haben, dass sie, wenn man sie mischt, keine Phasentrennung stattfindet und das Benzin aussieht, als wäre es eine Flüssigkeit, ohne Phasengrenze. Sogar einen toten Hund im Teich kann man als ein Gemisch betrachten. In diesem Falle wäre es eine Suspension, weil Festkörper in der Flüssigkeit herumschwimmen, und zwar ganz offensichtlich sichtbar. Wir haben in diesem Video gelernt, was Reinstoffe sind, was Gemische sind und welche Arten von Gemischen es gibt. An dieser Stelle möchte ich die Einführung zum Thema Reinstoffe und Gemische erst einmal beenden. Danke für das Zuschauen! Tschüss! Und bis bald wieder.