Gemische und Verbindungen

Wasser – wie du vielleicht weißt – besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff. Heißt das, dass Wasser ein Gemisch aus diesen beiden Stoffen ist? Oder ist Wasser eine Einzelsubstanz? Zoomen wir doch mal rein und werfen einen Blick auf die atomare Ebene. Hier ist eine Mixtur aus Sauerstoffgas und Wasserstoffgas.

Die Mixtur ist ebenfalls: ein Gas. Wenn Wasserstoff und Sauerstoff reagieren,... ...bilden sich Wassermoleküle. Und in diesen formen sich chemische Bindungen zwischen den Atomen. Binden sich Atome unterschiedlicher Elemente mittels chemischer Bindungen aneinander, so nennen wir den resultierenden Stoff eine "chemische Verbindung". Was ist mit Salz?

Gewöhnliches Kochsalz besteht aus Natrium und Chlor. Ist das ein Gemisch oder eine Verbindung? Auf atomarer Ebene bilden Natrium und Chlor ein Kristallgitter. Sie sind miteinander verbunden. Das bedeutet, Kochsalz – oder Natriumchlorid – ist ebenfalls eine Verbindung.

Salz und Wasser – und andere chemische Verbindungen – sind Reinstoffe, keine Gemische. Was, wenn wir Salz in Wasser auflösen? Ist Salzwasser ein Gemisch oder eine Verbindung? Sehen wir uns das auf atomarer Ebene an: Gibt es chemische Bindungen? Die Salzkristalle haben sich aufgelöst, aber die Atome haben keine chemischen Bindungen mit dem Wasser gebildet.

Es wurde keine neue Verbindung gebildet – also ist Salzwasser ein Gemisch. Es gibt noch mehr Unterschiede zwischen Gemischen und Verbindungen. Sehen wir uns die Eigenschaften der beteiligten Stoffe an. Wasserstoff und Sauerstoff agieren sehr unterschiedlich. Bei Raumtemperatur sind beide gasförmig.

Wasserstoff ist hochreaktiv. Und reiner Sauerstoff ist leicht entzündlich. Wasser hingegen ist nicht reaktionsfreudig. Wir verwenden es sogar zum Feuerlöschen. Wie steht's mit Natrium und Chlor?

Natrium ist ein ätzendes Metall, das sehr heftig mit Wasser reagiert. Chlor ist ein giftiges, übelriechendes Gas. Glücklicherweise hat Natriumchlorid – also Salz – keine dieser Eigenschaften. Verbindungen haben also andere Eigenschaften als die Stoffe, aus denen sie bestehen. Was ist mit dem Gemisch – Salzwasser?

Sowohl Wasser als auch Salz behalten die meisten ihrer Eigenschaften. Ein dritter Unterschied zwischen Gemischen und Verbindungen ist das Verhältnis der beteiligten Substanzen. Um Wasser zu bilden, brauchen wir genau doppelt so viele Wasserstoffatome wie Sauerstoffatome. Fügen wir ein Atom hinzu oder entfernen wir eins, dann ist es kein Wasser mehr. Das Verhältnis von Atomen in einer bestimmten Verbindung ist immer konstant.

In einem Gemisch – wie Salzwasser – kann das Verhältnis variieren. Wasser mit einer Prise Salz,... ...oder mit viel Salz... ...ist und bleibt Salzwasser. Hier ist eine Tabelle mit den wichtigsten Unterschieden zwischen Verbindungen und Gemischen. Was ist mit gewöhnlichem Tafelzucker? Ist das ein Gemisch oder eine chemische Verbindung?

Schauen wir in die Tabelle. Zucker besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Aber er ist weder schwarz wie Kohle noch gasförmig wie Wasser- und Sauerstoff. Die Atome werden mittels chemischer Bindungen zusammengehalten und bilden Moleküle. Die Moleküle haben immer zwölf Kohlenstoffatome, 22 Wasserstoffatome und elf Sauerstoffatome – Zucker hat also eine spezifische chemische Formel.

Zucker ist also eine chemische Verbindung – und kein Gemisch.