Was sind Naturwissenschaften und was ist ein Stoff?

3 Antworten

DedeM
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Chemie, Naturwissenschaft
11.01.2012, 20:16

Moin,

Naturwissenschaften sind alle die Wissenschaften, die durch Beobachtungen, Experimente und / oder (mathematische) Analyseverfahren die belebte oder unbelebte Natur untersuchen. Der typische Weg der Untersuchung ist dabei folgender: Alles beginnt mit eine Frage (an die Natur). Dann können Hypothesen (begründete Annahmen) sinnvoll sein. Ein Experiment beantwortet die Frage. Die gefundene Erklärung kann zu einer Theorie werden (wenn sie sich auch durch nachträgliche, weiterführende Untersuchungen nicht erschüttern lässt und eventuell andere unerschütterliche Erklärungen mit einschließt). Manchmal führt eine Theorie auch zu einem Naturgesetz. Die klassischen Naturwissenschaften sind Physik und Chemie (unbelebte Natur) und Biologie (belebte Natur). Die drei Klassiker können aber erweitert werden: Auch die Astronomie, Geologie oder überlappende Bereiche wie die Biochemie, die physikalische Chemie oder die Bionik können als Naturwissenschaften angesehen werden. Ziel jeder Naturwissenschaft ist einerseits die Erklärung der Natur, andererseits die Vorhersage.

In der Chemie versteht man unter einem Stoff ganz einfach irgendeine Substanz. Du kannst im Grunde sagen, dass "Stoff" der Oberbegriff für alle Materialien ist, mit denen man so zu tun hat. Stoffe im chemischen Sinne haben irgendwelche Eigenschaften, an denen man sie erkennen kann. Mehr ist dazu eigentlich nicht zu sagen. Natürlich kann man Stoffe auch einteilen. Zum Beispiel:

Es gibt zunächst einmal

  • Stoffgemische und

  • Reinstoffe

Stoffgemische sind Substanzen, in denen mindestens zwei verschiedene Stoffe miteinander vermischt (nicht chemisch verbunden!) sind. Die Stoffe behalten ihre jeweiligen Eigenschaften und können mit Hilfe dieser Eigenschaften voneinander getrennt werden. Bei den Stoffgemischen kann man zunächst noch zwei Formen unterscheiden.

Von heterogenen (uneinheitlichen) Stoffgemischen spricht man, wenn man dem Gemisch ansieht, dass mindestens zwei Stoffe darin enthalten sind. Es gibt hier Gemenge (Gemisch aus Feststoffen: Eisennägel und Goldklumpen), Suspensionen (Gemisch aus Feststoff und Flüssigkeit: "Eierpampe", also viel Sand in etwas Wasser), Emulsionen (Gemisch aus Flüssigkeiten: winzige Öltröpfchen in Wasser), Schaume (Gase in Flüssigkeiten: Badeschaum oder Gase in Feststoffen: Bauschaum), Aerosole (Festsoffe in Gasen: Rauch oder Flüssigkeiten in Gasen: Nebel).

Von homogenen 8einheitlichen) Stoffgemischen spricht man, wenn man dem Gemisch nicht ansieht, dass darin mindestens zwei Stoffe enthalten sind. Es gibt Legierungen (Feststoff und Feststoff: Messing, Bronze), Lösungen (Feststoffe in Flüssigkeiten: Zuckerwasser; Flüssigkeiten in Flüssigkeiten: Wein - Alkohol und Wasser), Gasgemische (Gase in Gasen: Luft).

Reinstoffe sind Substanzen, die - vereinfacht gesagt - nur aus einer einzigen Teilchenart bestehen. Auch die Reinstoffe kann man noch weiter unterteilen:

Wenn die Teilchen aus nur einer Sorte Baustein bestehen (die man dann Atome nennt), ist der Reinstoff ein Element. Elemente haben jeweils typische Eigenschaften, denn die in ihnen vorkommenden Atome sind untereinander (mehr oder weniger) völlig gleich. Elemente lassen sich deshalb durch chemische Verfahren auch nicht weiter zerlegen. Beispiele: Sauerstoff, Gold, Silber, Kohlenstoff...

Wenn die Teilchen aus mehreren verschiedenen Bausteinen (Atomen) bestehen, die aber miteinander so verbunden sind, dass sie quasi wie ein zusammengesetztes (größeres) Teilchen wirken, spricht man von einer chemischen Verbindung. Verbindungen haben einheitliche Eigenschaften, die meist völlig anders sind, als die Eigenschaften der Atome, aus denen sie sich zusammen setzen. Man kann Verbindungen mit chemischen Methoden weiter zerlegen (nämlich in die darin vorkommenden Elemente). Beispiele sind Wasser (besteht aus den Elementen Sauerstoff und Wasserstoff), Kohlenstoffdioxid (besteht aus den Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff), Kochsalz (besteht aus den Elementen Natrium und Chlor), Zucker (besteht aus den Elementen Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff)...

Genau so wie man Stoffe weiter einteilen kann, kann man umgekehrt verschiedene Stoffe mit bestimmten gemeinsamen Eigenschaften zu Gruppen zusammenfassen. Solche Gruppierungen bezeichnet man als Stoffklassen. So gibt es etwa die Stoffklasse der Zucker (Traubenzucker, Haushaltszucker, Milchzucker, Malzzucker...), der Alkohole (Methanol, Trickalkohol, Sorbit, Glykol, Glycerin...), der Säuren (Salzsäure, Schwefelsäure, Kohlensäure, Citronensäure, Essigsäure...), der Metalle (Gold, Silber, Aluminium, Magnesium, Zink, Eisen...), der Salze (Kochsalz, Kalk, Gips, Glaubersalz...), der Kunststoffe, der Farbstoffe und viele, viele mehr...

So, die Antwort ist etwas länger ausgefallen, als ursprünglich geplant... Man kann zum Thema "Stoffe in der Chemie" noch einiges mehr sagen, aber wenn du das oben Stehende verinnerlicht hast, dann hast du ein Riesenstück zu diesem Thema verstanden...

LG von der Waterkant.