Stoffeigenschaften erkennen und Stoffe bestimmen

Eine Stoffportion ist eine bestimmte Menge eines Stoffes. Ihre Masse (wie schwer sie ist) und ihr Volumen (wie viel Platz sie einnimmt) ändern sich, wenn du mehr oder weniger davon nimmst. Deshalb sind Masse und Volumen allein keine charakteristischen, also typischen Stoffeigenschaften.

Die Dichte sagt, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen steckt. Sie bleibt für einen Reinstoff unter festgelegten Bedingungen gleich: Verdoppelst du die Stoffportion, verdoppeln sich Masse und Volumen gemeinsam. Ihr Verhältnis bleibt gleich.

Auch Form und Verwendungszweck sind keine sicheren Stoffeigenschaften. Ein Nagel und ein Blech können aus demselben Stoff bestehen, obwohl sie unterschiedlich aussehen und verwendet werden.

Physikalische Eigenschaften kannst du beobachten oder messen, ohne den Stoff dabei in einen anderen Stoff umzuwandeln. Beispiele sind Dichte, Farbe, Aggregatzustand, Löslichkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Magnetisierbarkeit, Viskosität (wie zäh eine Flüssigkeit fließt) sowie Schmelz- und Siedetemperatur. Der Aggregatzustand gibt an, ob ein Stoff bei einer bestimmten Temperatur fest, flüssig oder gasförmig ist. Schmelz- und Siedetemperatur hängen außerdem vom Druck ab.

Chemische Eigenschaften zeigen sich bei einer chemischen Reaktion, also wenn neue Stoffe entstehen. Dabei wird die untersuchte Probe verändert. Beispiele sind die Reaktivität, also wie leicht ein Stoff mit anderen Stoffen reagiert, und die Korrosionsbeständigkeit, also wie gut ein Metall zum Beispiel dem Rosten widersteht. Eine chemische Prüfung ist deshalb nicht beliebig wiederholbar: Ein Teil der Probe kann dabei verbraucht oder umgewandelt werden.

Physiologische Eigenschaften betreffen die Wahrnehmung durch Lebewesen oder die Wirkung eines Stoffes auf Lebewesen und Umwelt. Dazu zählen zum Beispiel Geruch, Geschmack, Giftigkeit und Umweltwirkung. Unbekannte Stoffe werden niemals probiert. Auch am Geruch prüfst du einen Stoff nicht einfach so. Nutze im Unterricht nur Untersuchungen, die ausdrücklich vorgesehen sind, und beachte die Sicherheitsanweisungen.

Die Dichte gibt an, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen eines Stoffes steckt. Du berechnest sie, indem du die Masse durch das Volumen teilst. In der Chemie gibst du sie häufig in Gramm pro Kubikzentimeter an, also in g/cm³. Dann sagt die Dichte, wie viel Gramm ein Kubikzentimeter des Stoffes wiegt.

Ein Dichtewert gilt nicht völlig unabhängig von den Bedingungen. Die Dichte hängt von Temperatur und Druck ab; bei Gasen ist dieser Einfluss besonders wichtig.

Ein einzelnes Merkmal kann zu mehreren Stoffen passen. Eine zuverlässigere Zuordnung entsteht, wenn du verschiedene Eigenschaften kombinierst. Lege zuerst geeignete und sichere Eigenschaften fest. Miss oder beobachte sie dann unter denselben Bedingungen wie die Vergleichswerte. Vergleiche jede Eigenschaft mit einer Tabelle bekannter Stoffe. Ordne die Probe nur zu, wenn die gesamte Kombination der Merkmale passt. Wenn du Stoffeigenschaft, Merkmal der Portion und Messbedingung auseinanderhältst, kannst du Stoffe begründet vergleichen. Entscheidend ist nicht ein auffälliges Einzelmerkmal, sondern die passende Kombination mehrerer Eigenschaften.

Ein Laborblatt enthält drei bekannte Vergleichsstoffe A, B und C. Die Buchstaben stehen nur für die dort beschriebenen Stoffe. Bei einer unbekannten Probe U misst du unter denselben Bedingungen: Die Dichte beträgt 2,7 g/cm³, U löst sich nicht in Wasser, und die feste Probe leitet Strom. Die Dichte allein lässt A und B zu. Erst Löslichkeit und Leitfähigkeit schließen A aus. Unter den drei Vergleichsstoffen passt U damit nur zu B.

Stoffeigenschaften helfen nicht nur beim Erkennen. Unterschiede zwischen den Bestandteilen eines Gemisches ermöglichen auch seine Trennung. Bei einer Destillation verdampft zuerst vor allem die Flüssigkeit mit der niedrigeren Siedetemperatur. Anschließend wird ihr Dampf abgekühlt und wieder als Flüssigkeit aufgefangen. Das Verfahren nutzt unterschiedliche Siedetemperaturen.