D Die fünf Stoffklassen: Unterschied zwischen den Versionen

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Stoffe bestehen aus Teilchen, welche wiederum aus miteinander verbundenen Atomen bestehen. Deshalb unterscheidet man die drei Bindungstypen Elektronenpaarbindung, Ionenbindung und Metallbindung. Diese betrachtet man auf der Teilchenebene. Hingegen werden in diesem Kapitel hier die Stoffe an sich angeschaut, sie werden gemäss ihren Stoffeigenschaften auf der stofflichen Ebene unterschieden. Dabei teilt man die verschiedenen Stoffe in fünf verschiedene Klassen ein...
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werden in diesem Kapitel hier die Stoffe an sich angeschaut, sie werden gemäss ihren Stoffeigenschaften auf der stofflichen Ebene
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== Die fünf Stoffklassen ==
 
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=== Die flüchtigen Stoffe ===
 
=== Die flüchtigen Stoffe ===
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*Die Bindungsart bei den flüchtigen Stoffen ist die Elektronenpaarbindung (''siehe [[III Bindungslehre|unter A Elektronenpaarbindung]]''). Die kleinsten Teilchen in der Struktur des Stoffes können entweder polare oder unpolare Moleküle sein. Je nachdem welches von beiden sie sind, ändern sich die Eigenschaften und die weiteren Strukturmerkmale.
  
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* Die Bindungsart bei den flüchtigen Stoffen ist die Elektronenpaarbindung (''siehe [[III. Bindungslehre| unter A Elektronenpaarbindung]]''). Die kleinsten Teilchen in der Struktur des Stoffes können entweder polare oder unpolare Moleküle sein. Je nachdem welches von beiden sie sind, ändern sich die Eigenschaften und die weiteren Strukturmerkmale.
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====Die flüchtigen Stoffe (1)====
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Die erste "Unterabteilung" der flüchtigen Stoffe sind diejenigen mit unpolaren Molekülen und dementsprechend [[Die_polare_Bindung#Polare-unpolare_Bindung|unpolaren Bindungen]].
 
Die erste "Unterabteilung" der flüchtigen Stoffe sind diejenigen mit unpolaren Molekülen und dementsprechend [[Die_polare_Bindung#Polare-unpolare_Bindung|unpolaren Bindungen]].
  
 
*Wenn die kleinsten Teilchen in der Struktur unpolar sind, dann sind die Kräfte zwischen diesen Molekülen ([[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]]) klein, denn es sind nur schwache Van der Waals-Kräfte vorhanden.
 
*Wenn die kleinsten Teilchen in der Struktur unpolar sind, dann sind die Kräfte zwischen diesen Molekülen ([[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]]) klein, denn es sind nur schwache Van der Waals-Kräfte vorhanden.
  
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[[image:VdW.jpg|right|Grafische Darstellung für die Entstehung der Van der Waals-Kraft]]
  
 
Die Van der Waals-Kraft zur Erinnerung kurz erklärt:
 
Die Van der Waals-Kraft zur Erinnerung kurz erklärt:
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* Wenn die Anziehungskräfte zwischen Molekülen stark sind, dann sind Schmelz- und Siedepunkt hoch. Da die ZMK hier aber sehr klein sind, sind dementsprechend Schmelz- und Siedepunkt tief.
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*Wenn die Anziehungskräfte zwischen Molekülen stark sind, dann sind Schmelz- und Siedepunkt hoch. Da die ZMK hier aber sehr klein sind, sind dementsprechend Schmelz- und Siedepunkt tief.
  
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* "Similia similibus solvuntur" = Die Gleichen werden durch die Gleichen gelöst. Ergo können Stoffe mit unpolaren Molekülen nur in unpolaren Lösungsmitteln gelöst werden.
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*"Similia similibus solvuntur" = Die Gleichen werden durch die Gleichen gelöst. Ergo können Stoffe mit unpolaren Molekülen nur in unpolaren Lösungsmitteln gelöst werden.
  
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[[Bild:O^2.jpg|thumb|right|Sauerstoff (Luftblasen im Wasser)]]
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*Damit ein Stoff elektrisch leitfähig ist, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt werden:
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* Damit ein Stoff elektrisch leitfähig ist, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt werden:
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*# es müssen elektrisch geladene Teilchen vorhanden sein
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# es müssen elektrisch geladene Teilchen vorhanden sein
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*# diese Teilchen müssen frei beweglich sein
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# diese Teilchen müssen frei beweglich sein
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Bei Elektronenpaarbindungen sind jedoch die Valenzelektronen "fest versorgt" und können sich also nicht frei bewegen. Somit sind sie elektrisch nicht leitend.
  
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Bei Elektronenpaarbindungen sind jedoch die Valenzelektronen "fest versorgt" und können sich also nicht frei bewegen. Somit sind die flüchtigen Stoffe (1) elektrisch nicht leitend.
 
  
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*Beispiele für die flüchtigen Stoffe mit unpolaren Molekülen sind Sauerstoff (O<sub>2</sub>), Methan (CH<sub>4</sub>) und Wasserstoff (H<sub>2</sub>).
  
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* Beispiele für die flüchtigen Stoffe mit unpolaren Molekülen sind Sauerstoff (O<sub>2</sub>), Methan (CH<sub>4</sub>) und Wasserstoff (H<sub>2</sub>).
 
  
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Die zweite "Unterabteilung" der flüchtigen Stoffe sind jene mit polaren Teilchen und somit [[Die polare Bindung|polaren Bindungen]].
 
Die zweite "Unterabteilung" der flüchtigen Stoffe sind jene mit polaren Teilchen und somit [[Die polare Bindung|polaren Bindungen]].
  
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* Die [[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]] sind stark, denn es gibt zwischen den Teilchen Dipolkräfte und/oder H-Brücken.
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*Die [[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]] sind stark, denn es gibt zwischen den Teilchen Dipolkräfte und/oder H-Brücken.
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*Der Schmelz- und der Siedepunkt sind infolge der stärkeren [[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]] höher als bei den [[D Die Fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (1)|flüchtigen Stoffen (1)]].
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*Ebenfalls aufgrund "similia similibus solvuntur" lassen sich die flüchtigen Stoffe (2) nur in polaren Lösungsmitteln lösen.
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*Die elektrische Leitfähigkeit besitzen die flüchtigen Stoffe (2) aus dem gleichen Grund wie die [[D Die Fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (1)|flüchtigen Stoffen (1)]] nicht.
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*Beispiele für die flüchtigen Stoffe (2) sind Wasser (H<sub>2</sub>O) und Ammoniak (NH<sub>3</sub>).
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=== Die diamantartigen Stoffe ===
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[[Bild:Diamant.jpg|thumb|right|Ein Diamant]]
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*Die diamantartigen Stoffe enthalten ebenfalls Elektronenpaarbindungen.
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*Diamantartige Stoffe haben "Riesenmoleküle" als kleinste Teilchen. Im Falle von Diamant wären das etliche miteinander verbundene Kohlenstoffatome.
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*Dadurch dass zum Beispiel Diamant nur aus Kohlenstoffatomen besteht, gibt es zwischen den Teilchen gar keine Kräfte. Denn diese Kohlenstoffatome unterscheiden sich nicht in den Ladungen oder der Grösse oder ähnlichem.
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*Der Schmelz- und Siedepunkt bei diamantartigen Stoffen ist sehr, sehr hoch, da es eben riesige Moleküle sind, deren Bindungen aufgespalten werden müssen.
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*Diamantartige Stoffe sind nicht löslich.
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*Bei den diamantartigen Stoffen sind die Voraussetzungen für elektrische Leitfähigkeit nicht erfüllt. Somit leiten sie nicht.
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*Beispiele für diamantartige Stoffe sind Diamant und Quarz (SiO<sub>2</sub>).
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=== Die hochmolekularen Stoffe ===
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[[Bild:PET.jpg|thumb|right|Flaschen, die aus dem Kunststoff PET bestehen]]
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*Die kleinsten Teilchen dieser Stoffe sind lange, kettenartige Moleküle.
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*Da die kleinsten Teilchen "Ketten" sind, entstehen starke Van der Waals-Kräfte (''siehe [[D Die Fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (1)|Abschnitt Van der Waals-Kräfte]]'').
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*Der Schmelzpunkt ist relativ hoch, der Siedepunkt ist auch relativ hoch, viele hochmolekulare Stoffe zersetzen sich jedoch, wenn es zu heiss ist.
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*Da die hochmolekularen Stoffe unpolar sind, können sie nur in unpolaren Lösungsmitteln gelöst werden.
  
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* Der Schmelz- und der Siedepunkt sind infolge der stärkeren [[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]] höher als bei [[D Die fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (1)|den flüchtigen Stoffen (1)]].
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*Auch bei den hochmolekularen Stoffen sind die Voraussetzungen für die elektrische Leitfähigkeit nicht erfüllt, ergo leiten auch sie nicht.
  
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* Ebenfalls aufgrund "similia similibus solvuntur" lassen sich die flüchtigen Stoffe (2) nur in polaren Lösungsmitteln lösen.
 
  
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* Die elektrische Leitfähigkeit besitzen die flüchtigen Stoffe (2) aus dem gleichen Grund wie [[D Die fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (1)|die flüchtigen Stoffen (1)]] nicht.
 
  
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*Beispiele für die hochmolekularen Stoffe sind Fett oder Kunststoffe wie Nylon, Latex, PET und PVC.
  
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* Beispiele für die flüchtigen Stoffe (2) sind Wasser (H<sub>2</sub>O) und Ammoniak (NH<sub>3</sub>).
 
  
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=== Die salzartigen Stoffe ===
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[[Bild:Salz.jpg|thumb|right|Natriumchlorid, alias Kochsalz]]
  
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*Bei den salzartigen Stoffen ist die Ionenbindung die Bindungsart. (''siehe [[III Bindungslehre|B Ionenbindung]]'')
  
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*Die kleinsten Teilchen sind deshalb logischerweise die [[Grundlagen der Ionenbindung#Die Ladung eines Ions|Kationen bzw. die Anionen]].
  
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*Zwischen den Teilchen herrschen sehr starke Coulombkräfte.
  
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*Und wegen diesen starken [[Zwischenmolekulare Kräfte|ZMK]] sind Schmelz- und Siedepunkt sehr hoch.
  
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*In polaren Lösungsmitteln sind die salzartigen Stoffe löslich.
  
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*In festem Zustand erfüllen die salzartigen Stoffe die Voraussetzungen für elektrische Leitfähigkeit nur zur Hälfte. Die geladenen Teilchen sind zwar da, aber sie sind nicht frei beweglich. Somit sind sie in festem Zustand nicht leitend.
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In flüssigem bzw. aquatisiertem (=mit Wasser gelöstem) Zustand hingegen sind die elektrisch geladenen Teilchen frei beweglich, somit kann Strom geleitet werden.
  
  
  
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Hier gibt's ein Bild:
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*Beispiele für salzartige Stoffe sind Kochsalz (Na<sup>+</sup>Cl<sup>-</sup>) und Kalk (Ca<sup>2+</sup>CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>)
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[[image:Molmod_ak.gif|thumb|right|Bild eines Antikörpers; für eine detailliertere Sicht siehe [http://swisseduc.ch/chemie/molmod/anwendungen/antikoerper/]]]
 
  
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So wird eine chemische Formel geschrieben:
 
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(H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>).
 
  
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=== Die metallischen Stoffe ===
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[[Bild:Gold.jpg|thumb|right|Goldbarren]]
  
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== Zweiter Titel ==
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*Die metallischen Stoffe enthalten Metallbindungen. (''siehe [[III Bindungslehre|C Metallbindungen]]'')
  
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Pfeil:      →
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*Die kleinsten Teilchen der metallischen Stoffe sind [[Struktur und Eigenschaften der Metalle|Atomrümpfe]] bzw. Elektronengas.
  
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Gleichgewichtspfeil:    ⇌
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*Zwischen den Teilchen bestehen Coulombkräfte.
  
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*Aufgrund dieser relativ starken Coulombkräfte sind Schmelz- und Siedepunkt meistens hoch.
  
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*Metallische Stoffe sind nicht löslich.
  
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*In festem sowie in flüssigem Zustand sind Metalle elektrisch leitend, da sowohl elektrisch geladene Teilchen vorhanden sind als auch diese elektrisch geladenen Teilchen sich frei bewegen können.
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*Beispiele für die metallischen Stoffe sind Messing, Stahl, Eisen (Fe) und Gold(Au).
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== Eine Übersicht ==
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! colspan="3" |Strukturmerkmale
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! colspan="3" |Eigenschaften
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!|Stoffklasse
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!|Bindungsart
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!|kleinste Teilchen
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!|Kräfte zwischen Teilchen
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!|Smp/Sdp
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!|Löslichkeit
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!|el. Leitfähigkeit
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!|Beispiele
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|[[D Die Fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (1)|Flüchtige Stoffe (1)]]
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|EPB
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|Unpolare Moleküle
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|klein, schwache VdW-Kräfte
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|tief
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|lipophil, löslich in unpolaren LM
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|keine
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|Sauerstoff, H<sub>2</sub>, O<sub>2</sub>, CH<sub>4</sub>, I<sub>2</sub>
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|[[D Die Fünf Stoffklassen#Die flüchtigen Stoffe (2)|Flüchtige Stoffe (2)]]
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|EPB
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|polare Moleküle
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|gross, stärkere Dipolkräfte, H-Brücken
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|höher als Flüchtige Stoffe (1)
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|hydrophil, löslich in polaren LM
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|keine
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|H<sub>2</sub>O, NH<sub>3</sub>
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|-
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|[[D Die Fünf Stoffklassen#Die diamantartigen Stoffe|Diamantartige Stoffe]]
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|EPB
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|"Riesenmolekül"
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|keine
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|sehr hoch
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|unlöslich
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|keine
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|Quarz (SiO<sub>2</sub>, Diamant
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|-
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|[[D Die Fünf Stoffklassen#Die hochmolekularen Stoffe|Hochmoekulare Stoffe]]
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|EPB
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|kettenartige Moleküle
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|mittel, starke VdW-Kräfte
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|relativ hoch, Zersetzung, wenn zu heiss
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|löslich in unpolaren LM
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|keine
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|Fett, Kunststoffe (Latex, Nylon, PET, PVC)
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|[[D Die Fünf Stoffklassen#Die salzartigen Stoffe|Salzartige Stoffe]]
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|Ionenbindung
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|Kationen, Anionen
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|gross, sehr starke Coulombkräfte
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|sehr hoch
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|löslich in polaren LM
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|fest: nein; aquatisiert/flüssig: ja
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|Salze (z.B. NaCl), CaCO<sub>3</sub>
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|[[D Die Fünf Stoffklassen#Die metallischen Stoffe|Metallische Stoffe]]
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|Metallbindung
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|Atomrümpfe, Eletronengas
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|Coulombkräfte
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|meistens hoch
 +
|unlöslich
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|fest, flüssig: Ja
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|Metalle wie z.B. Messing, Stahl, Fe, Au
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|}
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&copy; R.Deuber/J.Lipscher '96
  
 
== Quellen ==
 
== Quellen ==
 
* Chemieunterlagen
 
* Chemieunterlagen
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* Google (für die Bilder)
  
 
== Weblinks ==
 
== Weblinks ==
 
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
 
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
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* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
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[[Kategorie:Chemie]]

Aktuelle Version vom 17. Dezember 2008, 11:34 Uhr

Stoffe bestehen aus Teilchen, welche wiederum aus miteinander verbundenen Atomen bestehen. Deshalb unterscheidet man die drei Bindungstypen Elektronenpaarbindung, Ionenbindung und Metallbindung. Diese betrachtet man auf der Teilchenebene. Hingegen werden in diesem Kapitel hier die Stoffe an sich angeschaut, sie werden gemäss ihren Stoffeigenschaften auf der stofflichen Ebene unterschieden. Dabei teilt man die verschiedenen Stoffe in fünf verschiedene Klassen ein...

Die fünf Stoffklassen

Die flüchtigen Stoffe

  • Die Bindungsart bei den flüchtigen Stoffen ist die Elektronenpaarbindung (siehe unter A Elektronenpaarbindung). Die kleinsten Teilchen in der Struktur des Stoffes können entweder polare oder unpolare Moleküle sein. Je nachdem welches von beiden sie sind, ändern sich die Eigenschaften und die weiteren Strukturmerkmale.

Die flüchtigen Stoffe (1)

Die erste "Unterabteilung" der flüchtigen Stoffe sind diejenigen mit unpolaren Molekülen und dementsprechend unpolaren Bindungen.

  • Wenn die kleinsten Teilchen in der Struktur unpolar sind, dann sind die Kräfte zwischen diesen Molekülen (ZMK) klein, denn es sind nur schwache Van der Waals-Kräfte vorhanden.
Grafische Darstellung für die Entstehung der Van der Waals-Kraft

Die Van der Waals-Kraft zur Erinnerung kurz erklärt:

2 Atome bewegen sich ⇒ Zusammenstösse ⇒ Verformung/Kernverschiebung ⇒ vorübergehender Dipol



  • Wenn die Anziehungskräfte zwischen Molekülen stark sind, dann sind Schmelz- und Siedepunkt hoch. Da die ZMK hier aber sehr klein sind, sind dementsprechend Schmelz- und Siedepunkt tief.
  • "Similia similibus solvuntur" = Die Gleichen werden durch die Gleichen gelöst. Ergo können Stoffe mit unpolaren Molekülen nur in unpolaren Lösungsmitteln gelöst werden.
  • Damit ein Stoff elektrisch leitfähig ist, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt werden:
Sauerstoff (Blasen im Wasser)
  1. es müssen elektrisch geladene Teilchen vorhanden sein
  2. diese Teilchen müssen frei beweglich sein

Bei Elektronenpaarbindungen sind jedoch die Valenzelektronen "fest versorgt" und können sich also nicht frei bewegen. Somit sind sie elektrisch nicht leitend.


  • Beispiele für die flüchtigen Stoffe mit unpolaren Molekülen sind Sauerstoff (O2), Methan (CH4) und Wasserstoff (H2).


Die flüchtigen Stoffe (2)

Wasser

Die zweite "Unterabteilung" der flüchtigen Stoffe sind jene mit polaren Teilchen und somit polaren Bindungen.

  • Die ZMK sind stark, denn es gibt zwischen den Teilchen Dipolkräfte und/oder H-Brücken.
  • Ebenfalls aufgrund "similia similibus solvuntur" lassen sich die flüchtigen Stoffe (2) nur in polaren Lösungsmitteln lösen.
  • Die elektrische Leitfähigkeit besitzen die flüchtigen Stoffe (2) aus dem gleichen Grund wie die flüchtigen Stoffen (1) nicht.


  • Beispiele für die flüchtigen Stoffe (2) sind Wasser (H2O) und Ammoniak (NH3).


Die diamantartigen Stoffe

Ein Diamant
  • Die diamantartigen Stoffe enthalten ebenfalls Elektronenpaarbindungen.
  • Diamantartige Stoffe haben "Riesenmoleküle" als kleinste Teilchen. Im Falle von Diamant wären das etliche miteinander verbundene Kohlenstoffatome.
  • Dadurch dass zum Beispiel Diamant nur aus Kohlenstoffatomen besteht, gibt es zwischen den Teilchen gar keine Kräfte. Denn diese Kohlenstoffatome unterscheiden sich nicht in den Ladungen oder der Grösse oder ähnlichem.
  • Der Schmelz- und Siedepunkt bei diamantartigen Stoffen ist sehr, sehr hoch, da es eben riesige Moleküle sind, deren Bindungen aufgespalten werden müssen.
  • Diamantartige Stoffe sind nicht löslich.
  • Bei den diamantartigen Stoffen sind die Voraussetzungen für elektrische Leitfähigkeit nicht erfüllt. Somit leiten sie nicht.


  • Beispiele für diamantartige Stoffe sind Diamant und Quarz (SiO2).


Die hochmolekularen Stoffe

Flaschen, die aus dem Kunststoff PET bestehen
  • Auch die hochmolekularen Stoffe enthalten Elektronenpaarbindungen.
  • Die kleinsten Teilchen dieser Stoffe sind lange, kettenartige Moleküle.
  • Der Schmelzpunkt ist relativ hoch, der Siedepunkt ist auch relativ hoch, viele hochmolekulare Stoffe zersetzen sich jedoch, wenn es zu heiss ist.
  • Da die hochmolekularen Stoffe unpolar sind, können sie nur in unpolaren Lösungsmitteln gelöst werden.
  • Auch bei den hochmolekularen Stoffen sind die Voraussetzungen für die elektrische Leitfähigkeit nicht erfüllt, ergo leiten auch sie nicht.


  • Beispiele für die hochmolekularen Stoffe sind Fett oder Kunststoffe wie Nylon, Latex, PET und PVC.


Die salzartigen Stoffe

Natriumchlorid, alias Kochsalz
  • Bei den salzartigen Stoffen ist die Ionenbindung die Bindungsart. (siehe B Ionenbindung)
  • Zwischen den Teilchen herrschen sehr starke Coulombkräfte.
  • Und wegen diesen starken ZMK sind Schmelz- und Siedepunkt sehr hoch.
  • In polaren Lösungsmitteln sind die salzartigen Stoffe löslich.
  • In festem Zustand erfüllen die salzartigen Stoffe die Voraussetzungen für elektrische Leitfähigkeit nur zur Hälfte. Die geladenen Teilchen sind zwar da, aber sie sind nicht frei beweglich. Somit sind sie in festem Zustand nicht leitend.

In flüssigem bzw. aquatisiertem (=mit Wasser gelöstem) Zustand hingegen sind die elektrisch geladenen Teilchen frei beweglich, somit kann Strom geleitet werden.


  • Beispiele für salzartige Stoffe sind Kochsalz (Na+Cl-) und Kalk (Ca2+CO32-)


Die metallischen Stoffe

Goldbarren
  • Die kleinsten Teilchen der metallischen Stoffe sind Atomrümpfe bzw. Elektronengas.
  • Zwischen den Teilchen bestehen Coulombkräfte.
  • Aufgrund dieser relativ starken Coulombkräfte sind Schmelz- und Siedepunkt meistens hoch.
  • Metallische Stoffe sind nicht löslich.
  • In festem sowie in flüssigem Zustand sind Metalle elektrisch leitend, da sowohl elektrisch geladene Teilchen vorhanden sind als auch diese elektrisch geladenen Teilchen sich frei bewegen können.


  • Beispiele für die metallischen Stoffe sind Messing, Stahl, Eisen (Fe) und Gold(Au).


Eine Übersicht

Strukturmerkmale Eigenschaften
Stoffklasse Bindungsart kleinste Teilchen Kräfte zwischen Teilchen Smp/Sdp Löslichkeit el. Leitfähigkeit Beispiele
Flüchtige Stoffe (1) EPB Unpolare Moleküle klein, schwache VdW-Kräfte tief lipophil, löslich in unpolaren LM keine Sauerstoff, H2, O2, CH4, I2
Flüchtige Stoffe (2) EPB polare Moleküle gross, stärkere Dipolkräfte, H-Brücken höher als Flüchtige Stoffe (1) hydrophil, löslich in polaren LM keine H2O, NH3
Diamantartige Stoffe EPB "Riesenmolekül" keine sehr hoch unlöslich keine Quarz (SiO2, Diamant
Hochmoekulare Stoffe EPB kettenartige Moleküle mittel, starke VdW-Kräfte relativ hoch, Zersetzung, wenn zu heiss löslich in unpolaren LM keine Fett, Kunststoffe (Latex, Nylon, PET, PVC)
Salzartige Stoffe Ionenbindung Kationen, Anionen gross, sehr starke Coulombkräfte sehr hoch löslich in polaren LM fest: nein; aquatisiert/flüssig: ja Salze (z.B. NaCl), CaCO3
Metallische Stoffe Metallbindung Atomrümpfe, Eletronengas Coulombkräfte meistens hoch unlöslich fest, flüssig: Ja Metalle wie z.B. Messing, Stahl, Fe, Au

© R.Deuber/J.Lipscher '96

Quellen

  • Chemieunterlagen
  • Google (für die Bilder)

Weblinks

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