Stoff in der Chemie: Eigenschaften und Einteilung

Eine Eisenkugel und Eisenwolle sehen sehr verschieden aus. Trotzdem können beide aus demselben Stoff bestehen: Eisen. Kugel und Wolle bezeichnen die Form, Eisen bezeichnet den Stoff.

Ein Gegenstand hat eine bestimmte Form und besteht aus einem oder mehreren Stoffen. Eine Stoffportion ist eine bestimmte Menge eines Stoffes, etwa das Wasser in einem Glas.

Masse und Volumen gehören zu einer bestimmten Stoffportion. Die Masse sagt, wie schwer die Portion ist. Das Volumen sagt, wie viel Raum sie einnimmt. Eine größere Portion desselben Stoffes hat gewöhnlich mehr Masse und braucht mehr Raum. Deshalb reichen Masse oder Volumen allein nicht aus, um die Stoffart zu bestimmen.

Stoffe werden durch typische Eigenschaften beschrieben. Dazu gehören zum Beispiel die Farbe, die Verformbarkeit, die elektrische Leitfähigkeit (leitet der Stoff Strom?), die Magnetisierbarkeit (wird er von einem Magneten angezogen?), die Schmelz- und Siedetemperatur, die Dichte und die Löslichkeit.

Eine einzelne Eigenschaft kann zu wenig sein. Mehrere passende Eigenschaften machen eine Zuordnung verlässlicher. Riechen und Schmecken sind keine sicheren Proben: Unbekannte Stoffe probierst du nicht. An unbekannten Stoffen riechst du nicht. Eine Geruchsprobe durch vorsichtiges Zufächeln machst du nur, wenn die Lehrkraft es ausdrücklich erlaubt.

Auch die Löslichkeit ist eine Stoffeigenschaft. Sie gibt an, wie viel Gramm eines Stoffes sich höchstens in 100 g eines bestimmten Lösungsmittels lösen, bei einer bestimmten Temperatur. Deshalb musst du bei einer Löslichkeitsangabe das Lösungsmittel nennen, zum Beispiel Wasser.

Chemisch werden Stoffe in Reinstoffe und Stoffgemische eingeteilt.

Reinstoffe können elementare Stoffe oder chemische Verbindungen sein. Ein elementarer Stoff wie Eisen oder Sauerstoff lässt sich auch durch eine chemische Reaktion nicht in andere Stoffe zerlegen. Eine chemische Verbindung wie Wasser oder Natriumchlorid lässt sich nur durch eine chemische Reaktion in andere Reinstoffe zerlegen. So lässt sich Wasser mit elektrischem Strom in die elementaren Stoffe Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen. Mit physikalischen Trennverfahren, also ohne chemische Reaktion, zum Beispiel durch Sieben, Filtrieren oder Destillieren, kannst du einen Reinstoff nicht in andere Stoffe zerlegen.

Welches Trennverfahren zu einem Gemisch passt, hängt davon ab, in welcher Eigenschaft sich seine Bestandteile unterscheiden. Verschieden große Körner trennst du durch Sieben. Flüssigkeiten mit verschiedenen Siedetemperaturen trennst du durch Destillieren. Andere Verfahren nutzen Unterschiede in der Dichte oder der Löslichkeit.

Im naturwissenschaftlichen Sprachgebrauch ist „Stoff“ der Oberbegriff für Reinstoffe und Gemische. In den Gesetzen der EU über Chemikalien wird „Stoff“ enger verwendet: Gemeint ist ein Element oder eine Verbindung, einschließlich Resten aus der Herstellung und Zusätzen, die den Stoff haltbar machen. Ein „Gemisch“ ist dort eine eigene Gruppe.

Chemische Sachverhalte kannst du auf drei Ebenen beschreiben. Auf der Stoffebene beschreibst du, was du siehst oder misst. Auf der Teilchenebene erklärst du es mit einem Teilchenmodell. Auf der Symbolebene schreibst du es mit chemischen Zeichen auf, zum Beispiel Fe für Eisen. Wer die Ebenen klar trennt, verwechselt Beobachtung, Modell und Schreibweise nicht.

Das Teilchenmodell hilft auch beim Einordnen: Im einfachen Teilchenmodell hat ein Reinstoff nur eine Teilchensorte, ein Gemisch enthält mehrere Teilchensorten. Das Kugelbild ist aber ein Modell, nicht die Wirklichkeit selbst. Es kann zum Beispiel Abstände oder Anordnungen zeigen. Eine einfache Kugel zeigt jedoch nicht alle Eigenschaften eines echten Teilchens.

Bei einer chemischen Reaktion entstehen aus Ausgangsstoffen neue Stoffe. Die Ausgangsstoffe heißen auch Edukte, die neuen Stoffe Produkte. Im Teilchenmodell werden dabei die Atome, also winzige Bausteine der Stoffe, neu angeordnet. Auf der Symbolebene schreibst du den Vorgang als Wortgleichung mit den Stoffnamen auf, zum Beispiel beim Zerlegen von Wasser mit elektrischem Strom: Wasser → Wasserstoff + Sauerstoff. In höheren Klassen schreibst du auch Reaktionsgleichungen mit Formeln.

Eine Änderung der Form oder des Aggregatzustands (fest, flüssig oder gasförmig) ist dagegen nicht automatisch eine chemische Reaktion. Wenn Wasser gefriert oder siedet, bleibt es der Stoff Wasser. Farbänderung, Gasentwicklung oder Erwärmung können Hinweise auf eine chemische Reaktion sein. Ein einzelnes sichtbares Zeichen genügt aber nicht in jedem Fall. Entscheidend ist, ob neue Stoffe mit neuen Eigenschaften entstanden sind.