Aggregatzustand

Ein Stoff kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Welchen dieser Aggregatzustände der Stoff einnimmt, hängt von der Temperatur und vom Druck ab. Um Stoffe untereinander zu vergleichen, geben wir den Aggregatzustand des Stoffes bei einer Temperatur von 25°C und unter Normaldruck (101,325 kPA) an.

So sagen wir „Wasser ist flüssig“ und meinen dabei aber „Wasser ist bei 25°C unter Normaldruck flüssig“. Denn schließlich Wasser kann auch fest (Eis) oder gasförmig (Wasserdampf) sein.

Brennbarkeit

Stoffe lassen sich in brennbare und nicht brennbare Stoffe einteilen.

Dichte

Ein Plastikbecher ist wesentlich leichter als ein Glas mit den gleichen Maßen.

Stoffproben von unterschiedlichen Stoffen mit gleichem Volumen haben eine unterschiedliche Masse. Das Verhältnis aus Masse und Volumen eines Stoffes wird als Dichte bezeichnet (mathematisch auch „der Quotient aus Masse und Volumen“). Das Formelzeichen für die Dichte ist ρ (griechischer Kleinbuchstabe „rho“), als Einheit verwenden wir meist g/cm³ (sprich „Gramm pro Kubikzentimeter“).

Formel zur Berechnung der Dichte: ρ = m : V
Dabei ist m die Masse und V das Volumen.

Die Dichte der einzelnen Stoffe ist im Tafelwerk zu finden, aus der Physik kennst du bereits Verfahren um sie experimentell zu bestimmen.

Plastik hat eine geringere Dichte als das Metall, deshalb ist ein Plastikbecher leichter als ein gleich großes Glas.

elektrische Leitfähigkeit

Stoffe lassen sich auch nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterscheiden. Das Metall Kupfer leitet den elektrischen Strom gut, Meerwasser dagegen ist ein schlechter elektrischer Leiter. Manche Stoffe, wie zum Beispiel Porzelan, sind elektrisch nicht leitend.

Farbe

Stoffe haben meist eine charakteristische Farbe. Schwefel ist gelb, poliertes Kupfer ist rot-braun, Wasser ist dagegen farblos.

Bei einigen Stoffen bilden sich durch Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Luftfeuchtigkeit, Ablagerungen an der Oberfläche. Durch Polieren dieser Stoffe, kommt wieder deren ursprüngliche Farbe zum Vorschein.

Geruch

Manche Stoffe wie Kaffee oder Benzin haben einen typischen Geruch. Andere Stoffe dagegen, wie zum Beispiel Eisen, haben keinen Geruch – sie sind geruchlos. Bei einem stechenden Geruch können wir ein Kribbeln oder Brennen in der Nase wahrnehmen, wie zum Beispiel bei konzentrierter Essiglösung. Der Geruch von Ananas lässt sich als aromatisch beschreiben.

Geschmack

Zucker und Salz sowie viele weitere Lebensmittel können wir am Geschmack erkennen. Der Geschmack kann süß, sauer, salzig oder bitter sein. Stoffe ohne Geschmack sind geschmacklos.

Im Chemieunterricht und in Chemielaboren sind Geschmacksproben jedoch aus Sicherheitsgründen nicht erlaubt. Schließlich gibt es jede Menge giftiger Stoffe, verunreinigte Stoffproben oder Laborgeräte an denen noch Reste giftiger Substanzen hängen können.

Giftigkeit / Toxizität

Die Giftigkeit – auch Toxizität genannt – gibt an, ob ein Stoff giftig ist oder nicht giftig ist. Oftmals reicht die Angabe „giftig“ nicht aus, da es wichtig ist zu wissen, ob man den Stoff nicht einatmen oder nicht anfassen darf oder wie lange man dem Stoff ausgesetzt sein darf, ohne Schäden davon zu tragen.

GHS-Symbole dienen zur Kennzeichnung von Gefahrstoffen und geben einen ersten Hinweis auf die Giftigkeit.

Härte

Bild-Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FriedrichMohs.jpg; gemeinfrei

Friedrich Mohs

Feste Stoffe haben eine unterschiedliche Härte. So ist zum Beispiel Kerzenwachs recht weich, da wir es schon mit dem Fingernagel ritzen können. Stahl ist dagegen so hart, dass wir es nur mit sehr harten Werkzeugen ritzen können. Uns reicht die Unterscheidung in weiche, harte und sehr harte Stoffe.

Wissenschaftlich genauer lässt sich die Härte eines Stoffes mit Hilfe der Härteskala von Mohs beschreiben. Friedrich Mohs war ein deutsch-österreichischer Mineraloge, welcher die Härte von Stoffen durch Ritzen mit verschiedenen Materialien auf einer Skala von 1 (weich wie Talk) bis 10 (hart wie Diamant) zuordnete.

Hygroskopie

Hygroskopie ist die Eigenschaft von Stoffen Feuchtigkeit (Wasser) aus der Umgebung aufzunehmen. Stoffe mit dieser Eigenschaft sind hygroskopisch. Stoffe, welche keine Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen sind nicht hygroskopisch.

Man kann sich einen hygroskopischen Stoff wie einen Schwamm vorstellen, der in der Nähe befindliches Wasser einfach in sich aufnimmt. Manche Stoffe sind sogar stark hygroskopisch, bildlich heißt das sie reißen wirklich alles an Feuchtigkeit an sich, was sie bekommen können.

Hygroskopische Stoffe werden zum Beispiel als Trocknungsmittel verwendet, um anderen Stoffen Wasser zu entziehen.

Löslichkeit

Sprechen wir von der Löslichkeit eines Stoffes, so wird meist die Löslichkeit in Wasser gemeint. Stoffe wie Zucker oder Salz lösen sich gut in Wasser, Öl ist dagegen in Wasser nicht löslich (unlöslich), Gips ist schlecht löslich.

Neben der Wasserlöslichkeit lässt sich aber auch die Löslichkeit in anderen Lösungsmitteln wie zum Beispiel in Aceton untersuchen. (Aceton ist oft in Nagellackentferner enthalten.)

Magnetismus

Feststoffe, die von einem Dauermagneten angezogen werden bezeichnen wir als magnetisch, alle anderen als nicht magnetisch. Es gibt drei Metalle, die im reinen Zustand magnetisch sind: Eisen, Cobalt und Nickel. Weiterhin sind noch zahlreiche Legierungen magnetisch.

Oberflächenbeschaffenheit

Bei festen Stoffen können wir die Oberflächenbeschaffenheit (kurz: die Oberfläche) untersuchen. Die Oberfläche kann rau oder glatt und matt oder glänzend sein.

Bei einigen Stoffen bilden sich mit der Zeit Ablagerungen an der Oberfläche. Durch Polieren dieser Stoffe, kommt wieder deren ursprüngliche Farbe zum Vorschein.

Schmelztemperatur

Die Temperatur, bei der ein Stoff vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht, ist die Schmelztemperatur. Wir geben sie meist in Grad Celsius (°C) an.

Jeder Stoff hat seine eigene Schmelztemperatur, wir können diese im Tafelwerk nachschlagen. Natürlich lässt sich die Schmelztemperatur auch experimentell bestimmen.

Die Schmelztemperatur von Wasser ist dir bekannt: 0°C. Bei dieser Temperatur geht Wasser vom festen Aggregatzustand (Eis) in den flüssigen Aggregatzustand über. Wir sagen: Das Eis schmilzt.

Übrigens geben wir die Schmelztemperatur unter Normaldruck an, wenn keine Aussage zum Druck getroffen wird. Denn der Aggregatzustand eines Stoffes ist ja von der Temperatur und dem Druck abhängig.

Siedetemperatur

Die Temperatur, bei der ein Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht, ist die Siedetemperatur. Wir geben sie meist in Grad Celsius (°C) an.

Jeder Stoff hat seine eigene Siedetemperatur, wir können diese im Tafelwerk nachschlagen. Natürlich lässt sich die Siedetemperatur auch experimentell bestimmen.

Wasser siedet bei einer Temperatur von 100°C, Alkohol (chemisch genauer: Ethanol) dagegen schon bei 78,3°C.

Auch die Siedetemperatur geben wir bei Normaldruck an, denn der Aggregatzustand eines Stoffes ist sowohl von der Temperatur als auch vom Druck abhängig.

Verformbarkeit

Die Verformbarkeit ist eine weitere Eigenschaft der Feststoffe. Viele Stoffe lassen sich verformen und behalten anschießend die neue Form bei, sie sind plastisch verformbar. Beispiele hierfür sind Knetmasse oder Metalle.

Stoffe, welche nach dem Verformen in ihre ursprüngliche Form annehmen sind elastisch verformbar. Ein Beispiel hierfür ist Gummi.

Einige Stoffe lassen sich jedoch nicht verformen, sie sind spröde. Zum Beispiel Glas – es bricht, wenn wir es fallen lassen.

Verhalten beim Erhitzen

Wenn wir das Verhalten beim Erhitzen untersuchen, interessiert uns was mit dem Stoff passiert. Dabei kann es zur Aggregatszustandsänderung, zur Zersetzung, zur Farbänderung oder zur Entzündung des Stoffes kommen. Es gibt aber auch Stoffe, die beim Erhitzen keine Veränderung zeigen.

Wärmeleitfähigkeit

Wenn wir einen Metalldraht in eine Kerzenflamme halten, merken wir dass dieser recht schnell heiß wird. Das liegt daran, weil Metalle gute Wärmeleiter sind. Andere Stoffe, wie zum Beispiel Holz, sind schlechte Wärmeleiter.

Die Wärmeleitfähigkeit von Stoffen nimmt mit sinkender Temperatur ab.

Zähflüssigkeit / Viskosität

Für Flüssigkeiten kann man deren Zähflüssigkeit angeben. Dabei wird unterschieden, wie gut der Stoff fließt. Stoffe die so gut wie Wasser fließen, können als nicht zähflüssig oder dünnflüssig bezeichnet werden. Stoffe die wie Öl oder Sirup fließen nennt man ölig oder sirupös. Ein Stoff der noch zähflüssiger ist kann als honigartig oder dickflüssig beschrieben werden.

Ganz exakt lässt sich die Zähflüssigkeit mit der Viskosität angeben – einem Zahlenwert der für jeden Stoff bestimmt werden kann. Dünnflüssige Stoffe haben eine niedrige Viskosität, dickfüssige eine hohe Viskosität.