Fritzens kleiner CHEMIE-Baukasten

Mineralien, Fossilien und Edelsteine - Eigenfunde, Fundorte, Bearbeitungsmethoden ohne Bezug zur Heilsteinkunde.

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Fritz
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Fritzens kleiner CHEMIE-Baukasten

Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:21

Hier entsteht ein kleines Nachschlagewerk zum Thema "Mineralogische Chemie"

Es ist kein normaler Thread mit den üblichen Frage/Antwort-Systemen,
sondern ein (z.Zt. von Fritz) redaktionell betreutes Kompendium.

Bitte beachten: Vieles ist bewusst stark vereinfacht dargestellt, um es auch für Laien verständlich zu halten!

Wenn jemand Fragen und / oder Anregungen dazu hat bitte per PN an Fritz richten.
Das wird dann eingearbeitet.
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Fritz
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Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:23

Elemente

Als Elemente (E.) bezeichnen wir Stoffe, die ausschließlich aus einer Atomsorte bestehen.

Die E. werden im Periodensystem der E. eingeordnet. Hier kann man mit einem bisschen Grundkenntnis
schon gewisse Eigenheiten und Verwandschaften erkennen.
E., die im Periodensystem untereinander stehen, haben ähnliche Eigenschaften bei steigendem Atomgewicht,
E. die neben einander stehen, haben von links nach rechts gelesen abnehmende Reaktivität.
Ganz rechts stehen also die Edelgase bzw. Edelmetalle die deshalb "Edel" heißen, weil sie mit gar nichts mehr reagieren,
bei Metallen also: nicht verrosten können - das wäre ja eine Verbindung mit Sauerstoff!

Der Begriff Atom entstammt dem altgriechischen ἄτομος (átomos) und bedeutet "unteilbar".
Man kann Atome nämlich nicht mehr mit chemischen Methoden sondern nur noch physikalisch weiter zerlegen.
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Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:24

Ionen

Wenn man bei Atomen Elektronen hinzufügt oder entfernt, sind sie elektrisch nicht mehr neutral
sondern tragen eine positive oder negative elektrische Ladung. Wir sprechen dann von Ionen.

Atome, denen ein oder mehrere Elektronen zugefügt wurden, nennt man Kationen, wenn Elektron(en) weggenommen wurden heißen diese Anionen.
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Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:37

Verbindungen


Verbindungen entstehen, wenn sich zwei oder mehr Ionen so gruppieren, dass in der Summe der elektrischen Ladungen wieder ein elektrisch neutrales Gebilde entsteht. Man spricht dann von einem Molekül.

Ein Molekül ist die kleinste Einheit, das noch die Eigenschaften der Verbindung besitzt.

Spaltet man das Molekül auf und gruppiert die wieder entstehenden Ionen mit anderen als neue Moleküle, so spricht man von einer chemischen Reaktion (s.u.).
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Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:41

chemische Reaktionen

Spaltet man ein oder mehrere Moleküle auf und gruppiert die entstehenden Ionen mit anderen als neue Moleküle,
so spricht man von einer chemischen Reaktion.

Beispiel:
2 Atome Wasserstoff (H) verbinden sich mit einem Atom Sauerstoff (O) zu Wasser: 2H + O --> H2O

1 Atom Kohlenstoff (C) verbindet sich mit 2 Atomen Sauerstoff (O) zu Kohlendioxid: C + 2 O --> CO2

1 Molekül Kohlendioxid verbindet sich mit einem Molekül Wasser zu Kohlensäure: CO2 + H2O --> H2CO3


Nun gibt es Verbindungen, die so stabil sind, dass man sie nur mit sehr großem Energieaufwand wieder trennen kann.
Andere sind so instabil, dass es nur eines kleinen Anstoßes bedarf, damit sie zerfallen. Kohlensäure gehört dazu.
Jeder kennt den Effekt in der Sprudelflasche. Kaltes Wasser bleibt länger sprudelig als warmes. Auch die Reibungsenergie,
die durch Schütteln entsteht, lässt das Kohlendioxid aus der Verbindung entweichen.
Das Wasser bleibt natürlich als Flüssigkeit zurück.
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Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:44

Säuren und Salze


Säuren bestehen - vereinfacht gesagt - aus einem oder mehreren Wasserstoffionen und dem so genannten Säurerest

Beispiele:
Salzsäure: HCl
Schwefelsäure: H2SO4
Phosphorsäure: H3PO4
Kohlensäure: H2CO3


Wenn man nun die Säure mit einem Metall reagieren lässt, entsteht ein Salz. Passiert diese Reaktion an der Luft , geht das Wasserstoffgas mit dem Luftsauerstoff eine Verbindung (Wasser) ein, und das Metall verbindet sich mit dem Säurerest zu einem "Salz".

Beispiel:
Kalzium (Ca) reagiert mit Schwefelsäure an der Luft:
Ca + H2SO4 + O --> CaSO4 + H2O
Das entstehende Salz wäre dann Kalziumsulfat, zu gut deutsch: Gips
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Beitrag von Fritz » 1. Februar 2009 18:46

Oxide


Unter einem Oxid verstehen wir die Verbindung eines metallischen, halbmetallischen oder eines nichtmetallischen Kations mit Sauerstoff.

Die dazu passende chemische Reaktion nennt man "Oxidation" von lat. "oxygenium" = Sauerstoff.
Der Sauerstoff hat seinen Namen von der früheren Annahme, dass er ein zwingend notwendiger Bestandteil
einer jeden Säure sei (inzwischen kennt man aber jede Menge Säuren, die gar keinen Sauerstoff im Molekül haben).


Bestes Beispiel eines Metalloxids ist die Reaktion von Eisen mit dem Luftsauerstoff: es entsteht Eisenoxid (= Rost)

Allgegenwärtig ist auch das Oxid des Halbmetalls Silicium: Siliciumdioxid ( = SiO2 = Quarz)

Bei allen Oxidationsreaktionen wird Wärme frei. Das nutzen wir schamlos aus, wenn wir unsere Häuser heizen:
Wir setzen eine Reaktion des Nichtmetalls Kohlenstoff (in Form von Holz, Kohle oder Öl) mit Luftsauerstoff in Gang.
Auch unser eigenes Leben ist nur möglich, indem der mit der Nahrung aufgenommene Kohlenstoff "verbrannt",
also oxidiert wird und das entstandene Kohlendioxid über die Lunge wieder ausgeschieden wird (CO2 ist ja gasförmig).
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