Wie war das noch - Schulwissen neu aufpoliert

Ion.
    Woher wissen Chemiker, was sie vor sich haben?

    Ist das weiße Pulver eine Droge, ein Ameisengift oder harmloses Backpulver? Oft sind es nur winzige Spuren, die für eine chemische Analyse zur Verfügung stehen. Um eine unbekannte Substanz zu identifizieren, kann man ihre Eigenschaften ermitteln – wenn man zum Beispiel eine Untersuchungsprobe in eine Flamme hält, dann zeigt die Art ihrer Verfärbung an, ob die Substanz Metalle enthält (und welche).
    Gründlicher ist es, die unbekannte Substanz in ihre Bestandteile zu zerlegen. Zum Beispiel, indem man sie filtriert, erhitzt oder in einer Flüssigkeit auflöst. Besonders genaue Ergebnisse liefern hochempfindliche Analysegeräte wie das Massenspektrometer.

     

    Im Massenspektrometer wird die Untersuchungsprobe erhitzt, bis sie verdampft, und dann bestrahlt. Dadurch entstehen elektrisch geladene Teilchen (Ionen siehe Seite 220), die zuerst beschleunigt und dann durch ein Magnetfeld abgelenkt werden. Je schwerer die Ionen sind, desto weniger lassen sie sich ablenken. So weiß man, um welche Ionen es sich handelt und kann sie gezielt einzelnen Elementen zuordnen.
    Chemische Reaktionen: Aus alt mach neu

    Chemiker wollen nicht nur analysieren, sie wollen auch Neues erschaffen (zum Beispiel Medikamente oder Kunststoffe). Das Neue kann aber letztlich nur aus dem entstehen, was schon da ist. Mehr als die bekannten chemischen Elemente gibt es auf der Erde nicht, also müssen sie in immer neuen Anteilen und auf unterschiedliche Weise miteinander kombiniert werden. Eine Möglichkeit ist die chemische Reaktion.
     
    Ein Stoff (der Ausgangsstoff ) wird dabei so verändert, dass er sich in einen anderen Stoff umwandelt. Einfaches Vermischen reicht nicht – meistens muss man den Stoff erhitzen. Wenn man so zum Beispiel die Elemente Natrium und Chlor zusammenbringt, entsteht als Ergebnis Natriumchlorid. Dies ist eine Verbindung. Das heißt, die Teilchen des neuen Stoffs sind fest miteinander verbunden und lassen sich nicht mehr ohne
weiteres voneinander trennen und in ihre ursprünglichen Bestandteile zurückverwandeln. Chlor ist ein giftiges Gas, Natrium ist ein weiches Metall – aber als Ergebnis der Reaktion entsteht harmloses Kochsalz (nichts anderes ist Natriumchlorid).
     
    Würde man Kochsalz dagegen mit Wasser verrühren, wäre das so entstandene Salzwasser keine chemische Verbindung, aber eine reversible (rückgängig zu machende) chemische Reaktion. Man könnte die Stoffe relativ einfach wieder voneinander trennen.
     

    Der Abstand zwischen den Natrium-Atomen und den ChlorAtomen im Kochsalz ist unvorstellbar winzig: 35 Millionen dieser Abstände ergeben einen Zentimeter.
     

    Wie schon erwähnt, geschieht eine chemische Reaktion meist nicht von allein. Damit sie stattfindet, brauchen die Elemente einen Anstoß. Sie müssen reaktionsfähig gemacht werden (das nennt man Aktivierung ), zum Beispiel, indem man sie erhitzt. So brennt das Pulver in einer Silvester-Rakete nur, wenn man es anzündet. Auf diese Weise bekommen die Elemente das für die Reaktion nötige Mindestmaß an Energie, die Aktivierungsenergie.
     
    Die Reaktion des Elements Sauerstoff (= Oxygenium, Abkürzung O) mit einem anderen Element nennt man Oxidation. Eine besonders schnelle Oxidation ist die Verbrennung. Jeder
weiß, dass ohne Luftzufuhr, also ohne Sauerstoff, kein Feuer entstehen kann. Wenn es aber brennt, dann passiert Folgendes: Kohlenstoff-Atome (abgekürzt C) geben Elektronen an Sauerstoff-Atome ab. Dabei entsteht Kohlendioxid (CO 2 ), jenes berüchtigte Gas, von dem immer die Rede ist, wenn es darum geht, der Umwelt zuliebe den CO 2 -Ausstoß aus Schornsteinen und Auspuffrohren zu verringern.
     
    Als Produkt einer Reaktion mit Sauerstoff entsteht immer ein Oxid (Mehrzahl: Oxide). Verbrennt man zum Beispiel Schwefel, das in Heizöl oder Kohle enthalten sein kann, dann entsteht Schwefeldioxid – ebenfalls ein Umweltgift und als Hauptverursacher für »sauren Regen« verantwortlich.
     

    Ist, wenn etwas verbrennt, hinterher weniger da als vorher? Das sieht nur so aus. Wie bei jeder chemischen Reaktion geht auch hier kein Atom verloren; die Atome sind nur anders angeordnet.
    Bei der Verbrennung entstehen Gase, zum Teil als Rauch erkennbar, die in die Umgebung entweichen. Würde dieser Vorgang in einem großen Gefäß stattfinden, aus dem nichts entweichen kann (in einem »geschlossenen System«), dann würde man nach der Verbrennung feststellen: Das Gewicht des Ausgangsstoffs und