Was ist ein Element in der Chemie?
Ein Element ist ein Reinstoff, der nur aus einer Atomsorte besteht. Es lässt sich durch keine chemische Reaktion in etwas Einfacheres zerlegen. Gold, Sauerstoff und Kohlenstoff sind Elemente, und jedes der 118 bekannten Elemente hat sein eigenes Kästchen im Periodensystem.
Alles besteht aus Atomen
Alles um dich herum, von deinem Schreibtisch bis zur Luft, die du atmest, besteht aus winzigen Teilchen, den Atomen. Sie sind viel zu klein, um sie zu sehen, selbst mit einem gewöhnlichen Mikroskop.
Atome gibt es in verschiedenen Arten. Ein Element ist ein Stoff, dessen Atome alle von derselben Art sind. Ein Barren aus reinem Gold enthält nur Goldatome, und ein mit reinem Helium gefüllter Ballon enthält nur Heliumatome.
Was macht also zwei Atome zu derselben Art? Es ist die Anzahl der Protonen, der winzigen positiv geladenen Teilchen im Zentrum jedes Atoms. Jedes Kohlenstoffatom hat 6 Protonen und jedes Sauerstoffatom 8. Diese Zahl heißt Ordnungszahl, und keine zwei Elemente haben dieselbe.
Elemente sind die einfachsten Stoffe
Du kannst ein Element schmelzen, einfrieren, schneiden oder zermahlen, und es bleibt dasselbe Element. Geschmolzenes Gold ist immer noch Gold. Keine chemische Reaktion kann ein Element in einfachere Stoffe zerlegen.
Wasser ist anders. Mit Elektrizität können Chemiker Wasser in zwei Gase zerlegen, Wasserstoff und Sauerstoff. Weil sich Wasser auf diese Weise zerlegen lässt, ist es kein Element. Wasserstoff und Sauerstoff lassen sich nicht weiter zerlegen, daher sind sie Elemente.
Verbindungen: miteinander verbundene Elemente
Eine Verbindung entsteht, wenn Atome von zwei oder mehr verschiedenen Elementen durch chemische Bindungen verbunden sind. Wasser ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff. Seine Formel, H₂O, zeigt, dass es immer zwei Wasserstoffatome auf ein Sauerstoffatom enthält.
Das Rezept einer Verbindung ändert sich nie. Reines Wasser aus einem Gletscher und reines Wasser aus einem Wasserkocher haben genau dasselbe Verhältnis von zwei zu eins.
Eine Verbindung kann völlig anders sein als die Elemente, aus denen sie besteht. Natrium ist ein weiches, glänzendes Metall, das auf Wasser zischt und umherflitzt, und Chlor ist ein giftiges gelbgrünes Gas. Zusammen bilden sie Natriumchlorid (NaCl), das Speisesalz, das du über dein Essen streust.
Gemische: gemischt, aber nicht verbunden
In einem Gemisch sind zwei oder mehr Stoffe miteinander vermischt, aber nicht chemisch gebunden. Jeder behält seine eigenen Eigenschaften, und die Mengen können sich ändern. Du kannst ein wenig oder viel Zucker in Tee rühren, und es bleibt gesüßter Tee.
Weil nichts gebunden ist, lassen sich Gemische mit einfachen physikalischen Methoden trennen. Ein Magnet zieht Eisenspäne aus Sand, ein Filter fängt Sand aus Wasser auf, und wenn man das Wasser aus Salzwasser verdampft, bleibt das Salz zurück.
Auch Luft ist ein Gemisch. Sie besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff, die beide Elemente sind, plus kleinen Mengen Argon, Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf.
So unterscheidest du sie
Stelle drei Fragen. Gibt es nur eine Atomsorte? Dann ist es ein Element. Sind verschiedene Elemente in einem festen Verhältnis miteinander verbunden? Dann ist es eine Verbindung. Sind verschiedene Stoffe einfach vermischt und leicht zu trennen? Dann ist es ein Gemisch.
Pass beim Sauerstoffgas, O₂, auf. Seine Atome treten paarweise auf, aber beide Atome in jedem Paar sind Sauerstoff, daher ist Sauerstoffgas immer noch ein Element. Kohlenstoffdioxid, CO₂, enthält zwei verschiedene Elemente, die miteinander verbunden sind, daher ist es eine Verbindung.
Von den 118 bekannten Elementen kommen etwa 94 in der Natur auf der Erde vor, manche nur in winzigen Spuren. Den Rest haben Wissenschaftler in Laboren hergestellt. Die vier jüngsten, darunter Oganesson (118), wurden 2016 benannt.
Wichtigste Punkte
- Ein Element ist ein Reinstoff, der nur aus einer Atomsorte besteht.
- Die Anzahl der Protonen in einem Atom, seine Ordnungszahl, entscheidet, um welches Element es sich handelt.
- Eine Verbindung besteht aus zwei oder mehr Elementen, die in einem festen Verhältnis chemisch gebunden sind, wie Wasser (H₂O).
- Ein Gemisch besteht aus zwei oder mehr Stoffen, die vermischt, aber nicht gebunden sind, wie Luft oder Salzwasser, und lässt sich mit physikalischen Methoden trennen.
- Es gibt 118 bekannte Elemente, von denen etwa 94 in der Natur auf der Erde vorkommen.
Teste dich selbst
Drei kurze Fragen zu dieser Lektion.
1. Welches dieser Beispiele ist ein Element?
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Sauerstoff — Sauerstoff besteht nur aus einer Atomsorte, während Wasser und Speisesalz Verbindungen sind und Luft ein Gemisch ist.2. Was macht einen Stoff zu einer Verbindung statt zu einem Gemisch?
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Seine Elemente sind in einem festen Verhältnis chemisch gebunden — In einer Verbindung sind Atome verschiedener Elemente in einem festen Verhältnis gebunden, während die Bestandteile eines Gemischs nur vermischt sind.3. Was entscheidet, zu welchem Element ein Atom gehört?