Stoffe und Maßeinheiten – Definition

Allgemeines, Stoffe und Maßeinheiten

Sieht man sich einige Alltagsgegenstände an, so kann man feststellen, dass man diese auch aus chemischer Sicht genauer betrachten kann. Sieht man sich beispielsweißes Kochsalz an, so kommt man auf die Verbindung NaCl, also Natriumchlorid. Diese Summenformel gibt uns an, dass das Kochsalz aus einer Verbindung von Natrium (Na) und Chlor (Cl) besteht. Diese beiden Atomsorten kommen zu gleichen Teilen im Kochsalz vor, womit die Proportion 1:1 ist. Natrium und Chlor sind die Atome, aus denen das Salz besteht.

Atome, Elektronen, Neutronen und die Oktettregel

Sehen wir uns diese Atome einmal genauer an. Atome sind im Allgemeinen aus 3 Hauptbestandteilen aufgebaut: Elektronen, Protonen und Neutronen. Die Protonen bilden mit den Neutronen den Kern des Atoms, wobei die Protonen positiv und die Neutronen neutral geladen sind. Die Elektronen halten sich in bestimmten Regionen um den Atomkern auf und sind negativ geladen. Aufgrund der Eigenschaften eines Atoms kann man die Elektronen verschiedenen „Schalen“ zuordnen. Diese Schalen stehen bildhaft für verschiedene Energieniveaus, die ein Elektron in einem Atom annehmen kann. Die Elektronen in der äußersten Schale werden als Valenzelektronen bezeichnet. Atome sind insgesamt neutral geladen, da sich die Ladungen der Elektronen mit der Ladung der Protonen neutralisiert.

Atome können mit anderen Atomen Bindungen eingehen, wobei Elektronenübergänge stattfinden können. Beziehen wir uns wieder auf das Beispiel des Kochsalzes, so können wir feststellen, dass
Natrium ein Metall mit einem Valenzelektron ist, während Chlor ein Halogen mit 7 Valenzelektronen ist. Liegen die Atome nun in elementaren Zustand vor, so werden sie zu NaCl reagieren. Das liegt im Wesentlichen daran, dass es für die Atome energetisch günstiger ist, wenn sie 8 Valenzelektronen besitzen. Fast alle Atome haben das Bestreben nach 8 Valenzelektronen (Elektronenoktett). Dieses Bestreben bezeichnet man als die Oktettregel.

Außer dem besonders stabilen Elektronenoktett existiert eine weitere Konfiguration, die energetisch besonders günstig ist, was die Elektronenkonfiguration von Helium ist. Würde nun das Natriumatom ein Elektron abgeben, hätte es kein Valenzelektron mehr, wodurch folglich diejenigen Elektronen zu den neuen Valenzelektronen werden, die eine Schale unter der obersten stehen, womit ebenfalls das Oktett erreicht wäre.

Beim Chlor ist es genau der umgekehrte Fall: Das Chloratom möchte das Elektronenoktett erreichen, indem es ein Elektron aufnimmt, anstatt die 7 Valenzelektronen abzugeben. Nun kann das Natriumatom sein Valenzelektron an das Chlor abgeben, wodurch die Verbindung NaCl entsteht. Bei diesem Vorgang findet also ein Elektronenübergang statt, was typisch für die Bildung eines Salzes ist.

Stoffmenge, molare Masse und Mol

Wie auch im Alltag sucht man in der Chemie nach Beschreibungen, die einem die Vorstellung und das Rechnen erleichtern. Im alltäglichen Gebrauch ist das Dutzend hierfür ein sehr gutes Beispiel. Jeder weiß was damit gemeint ist und das Rechnen wird mit diesem Begriff deutlich erleichtert. Genauso ist es auch in der Chemie. Man hat hier eine Beschreibung erfunden, die eine gewisse Masse ausdrückt, unter welcher man sich etwas vorstellen kann. Gleichermaßen gibt diese Beschreibung auch Aufschluss über die Anzahl an Atomen, die enthalten sind. Die Rede ist von der Stoffmenge n. Diese beschreibt eine bestimmte Menge eines Stoffes, in der genau 6,022 · 1023 Teilchen (Atome, Moleküle, Elektronen, etc.) eines Stoffes enthalten sind. Die Zahl NA = 6,022 · 1023 wird auch als Avogadro-Konstante bezeichnet. Diese Zahl beschreibt genau die Menge an Atomen, die in 12g des Kohlenstoffisotops C-12 enthalten sind. Das hat keine tiefere Bedeutung, sondern wurde einfach willkürlich bestimmt. Die Einheit der Stoffmenge n ist das Mol, welches also eine Abkürzung für eine bestimmte Menge eines Stoffes ist. Selbstverständlich unterscheiden sich die Stoffmengen von verschiedenen Stoffen, da die Teilchen ja auch unterschiedlich schwer sind. Wie bereits erwähnt entspricht 1 Mol Kohlenstoff also 12g. Betrachtet man hingegen Quecksilber, so kann man bereits ein Gewicht von 201g beobachten. Die molare Masse M ist nun die Masse m eines Mols seiner Atome, also

Latex formula

Durch die Einführung der Recheneinheit Mol erleichtert sich der Umgang mit Zahlen und Rechnungen fallen leichter.
Außerdem kann man sich Mengen und Massen wesentlich besser vorstellen.

Hier geht es zu den Aufgaben und Beispielen.

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