Elemente - Verbindungen 1a

Einteilung der Reinstoffe in Verbindungen und Elemente

+ Im Kapitel über die Stoffgemenge und die Reinstoffe wurde gezeigt, wie mit Hilfe von physikalischen Trennverfahren die Gemische in Reinstoffe aufgetrennt werden können.

+ Es stellt sich die Frage, ob man reine Stoffe auf andere Weise weiter zerlegen kann? Wie verhalten sich zum Beispiel Reinstoffe bei starkem Erhitzen oder beim Einwirken von elektrischem Strom? Dies wollen wir nun näher untersuchen.

Versuch:

In einem Reagenzglas wird reiner Zucker stark erhitzt.

Beobachtung:

Der Zucker schmilzt. Es entsteht eine braune Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch: Karamell. Wenn man stärker erhitzt dann wird das Karamell zersetzt. Es entstehen brennbare Dämpfe und Wasserdampf der an der Mündung des Reagenzglases kondensiert. Nach Beendigung des Versuchs bleibt ein schwarzer, fester Schaum zurück: Kohlenstoff.

Schlussfolgerung:

Der Reinstoff Zucker zerfällt bei starkem Erhitzen in andere, einfachere Stoffe: Wasser, brennbare Gase und Kohlenstoff.

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Elemente - Verbindungen 1b

+ Am Beispiel des Stoffes Wasser untersuchen wir, ob die, bei der Zersetzung des Zuckers entstandenen, einfacheren Reinstoffe, noch weiter zerlegt werden können.

Versuch:

Man füllt den Hofmann'schen Zersetzungsapparat mit destilliertem Wasser. Über zwei Platinelektroden wird eine elektrische Gleichspannung von etwa 15 V an das Wasser angelegt.

Beobachtung:

Man beobachtet eine Gasentwicklung an beiden Elektroden. An der Kathode wird doppelt so viel Gas pro Zeiteinheit gebildet wie an der Anode.

Das Gas das am ⊖-Pol gebildet wird ist farblos, geruchlos und brennbar. Wenn man es zusammen mit Luft in einem Reagenzglas auffängt und entzündet dann verbrennt es mit einem pfeifenden Geräusch (Knallgasprobe). Es handelt sich um Wasserstoffgas (H₂)

Das Gas das am ⊕-Pol gebildet wird ist farblos und geruchlos. Ein glühender Holzspan flammt in diesem Gas wieder auf (Glimmspanprobe). Es handelt sich um Sauerstoffgas (O₂)

Schlussfolgerung:

Der Reinstoff Wasser konnte durch elektrischen Strom in zwei andere Stoffe zerlegt werden: Wasserstoff und Sauerstoff

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Elemente - Verbindungen 1c

+ Nach der Zersetzung des Wassers stellt sich die Frage, ob man die dabei entstandenen Reinstoffe Sauerstoff und Wasserstoff noch weiter zersetzen kann.

Trotz aller Bemühungen ist das unmöglich. Weder durch starkes  Erhitzen (Thermolyse) oder durch elektrischen Strom (Elektrolyse),  noch durch andere chemische Verfahren lassen sich die Reinstoffe Sauerstoff und Wasserstoff in einfachere Stoffe zerlegen.

Solche Reinstoffe bezeichnet man als chemische Grundstoffe oder chemische Elemente.

+ Reinstoffe, die sich, wie das Wasser, in verschiedene Grundstoffe zerlegen lassen, bezeichnet man als chemische Verbindungen.

Auf ähnliche Weise wie das Wasser können auch andere chemische Verbindungen in Grundstoffe zerlegt werden.

Merke:

Die Zersetzung eines Reinstoffes ist ein chemischer Vorgang; aus dem Ausgangsstoff entstehen mehrere, einfachere neue Stoffe. Einen solchen Vorgang bezeichnet man als chemische Analyse. Thermolyse = Zersetzung durch Wärme Elektrolyse = Zersetzung durch elektrischen Strom Die Reinstoffe können in zwei große Gruppen eingeteilt werden: 1. Die Chemischen Elemente (Grundstoffe): es sind Reinstoffe, die man mit keiner Methode mehr zersetzen kann; es sind die einfachsten Reinstoffe, die man kennt; es gibt nur 92 natürliche Elemente. Beispiele: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel, Eisen, ... 2. Die Chemischen Verbindungen: es sind Reinstoffe, die man in Grundstoffe zerlegen kann; sie bestehen also aus mehreren chemischen Elementen die miteinander verbunden sind. Wir kennen heute einige Millionen chemische Verbindungen. Beispiele: Zucker, Wasser, Alkohol, . . . Die Zersetzung von chemischen Verbindungen in Grundstoffe zeigt dem Chemiker aus welchen Elementen die Verbindungen aufgebaut sind.

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Elemente - Verbindungen 1d

Bemerkung:

Der Name einer chemischen Verbindung lässt oft erkennen aus welchen Elementen sie besteht.

Aufgaben:

1. Trage die Begriffe Stoffe, Elemente, Reinstoffe, Verbindungen und Gemenge in folgendes Schema ein.

2. Aus welchen Elementen sind folgende Verbindungen aufgebaut?

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