8. – 10. Schuljahr

Udo Klinger

Salz ein Stoff und seine Teilchen

Zwischen Stoff- und Teilchenebene differenzieren

Es ist wohl eines der zentralen Probleme der Chemie und gleichzeitig eine der wichtigsten didaktischen Herausforderungen: die Differenzierung zwischen Stoff und Teilchen. Das heißt, für die Chemie als wissenschaftliche Disziplin ist die Sache eigentlich klar. Für die Chemie als Schulfach gilt das weniger. Zu oft geraten die Ebenen durcheinander, es wird unzulässig vereinfacht oder schlampig formuliert. Dabei ist es gar nicht so schwer
Stoff oder Teilchen?
Mit Stoffen kann man hantieren. Man legt sie auf die Waage, misst Portionen ab, löst sie in einem Lösungsmittel auf, schmilzt oder verdampft sie. Sie haben typische Eigenschaften und werden durch makroskopisch bestimmbare Größen gekennzeichnet: Schmelzpunkt, Härte, Farbe, Glanz u.s.w. In ihrer Gesamtheit ergeben diese Größen einen Stoff-Steckbrief. Auch für Salz, genauer: Natriumchlorid, kann man einen solchen Steckbrief erstellen. Eine gute Übung für Ihre Schüler. Lassen Sie sie einmal zusammentragen, welche Stoffeigenschaften von Natriumchlorid auf diese Weise etwa in Tabellenwerken zu finden sind.
Teilchen sind da völlig anders. Sie haben keine Farbe, keinen Schmelzpunkt und auch keinen Glanz. Es ergibt einfach keinen Sinn, Eigenschaften, die sich erst aus dem Zusammenwirken der Teilchen ergeben, wie die Härte eines Minerals, den Teilchen selbst zuzuschreiben.
Aber Teilchen haben eine Masse und eine Ausdehnung. So wiegt ein Natriumatom 3.81810²³ g, sein Atomradius beträgt 1,861010 m. Man könnte also meinen, es wären ganz normale Stoffportionen, nur halt winzig kleine. Dem ist leider nicht so. In der Teilchenwelt ist manches anders! Dazu später mehr. Hier nur so viel. Wie soll man die Größe eines Teilchens angeben, wenn es nicht mal scharf begrenzt ist?
Halten wir fest: Teilchen sind das, woraus sich ein Stoff auf der atomaren Ebene, der Teilchenebene, zusammensetzt. Dabei kann es sich um Atome, Ionen, Moleküle oder Elektronen handeln. So bauen etwa Kohlenstoffatome mit kovalenten Bindungen das Diamantgitter auf, während Natrium- und Chloridionen das Ionengitter des Kochsalzes bilden. Wasser besteht aus Molekülen und im Metallgitter sitzen Atomrümpfe (Ionen) auf den Gitterplätzen, umgeben von im Gitter beweglichen Elektronen.
Gelöste Stoffe
Wo liegt also das Problem? Nun, es steckt z.B. in der Frage, was die Formel für Kochsalz/Natriumchlorid NaCl eigentlich beschreibt. Steht sie für den Stoff, ein NaCl-Molekül, das Verhältnis der Atomsorten in der Verbindung Natriumchlorid, das Verhältnis der Natrium- und Chlorid-Ionen im Kochsalzgitter? In der Schule wird sie oft für all das und mehr verwendet. Oder: Der Stoff Kochsalz löst sich in Wasser. Die Lösung Salzwasser enthält also Kochsalz. Richtig oder falsch? Oder einfach komplexer? Wenn Kochsalz auch durch seine Farbe, Kristallform, Schmelzpunkt u.s.w. beschrieben ist, ist klar, dass dieser Stoff so in der Lösung nicht existiert. Aber wir können auch die Salzlösung als Stoff bezeichnen. Sie hat z.B. einen salzigen Geschmack, einen Brechungsindex, eine Dichte, eine Konzentration u.s.w. Also sind Kochsalz und Salzwasser zwei verschiedene Stoffe? Stellen Sie auch für Salzwasser einen Steckbrief zusammen.
Noch nicht überzeugt? Was geschieht, wenn Sie in einer Kochsalzlösung auch noch Kaliumbromid lösen? Dann enthält die Lösung also Natriumchlorid und Kaliumbromid? Oder Natriumbromid und Kaliumchlorid? Wie wollen Sie das auf der Stoffebene entscheiden? Hier haben wir es nur mit Phänomenen zu tun, die wir beobachten oder gar messen können. Wir haben einen Löffel voll Kochsalz und einen Löffel von Kaliumbromid im Wasser gelöst, also müssen sie wohl auch noch in irgendeiner Form in der Lösung sein.
Betrachten auf der Teilchenebene
Wechseln wir auf die Teilchenebene. Beschreiben Sie kristallines Salz und eine Salzlösung auf der Teilchenebene, dann klären sich die Unterschiede....

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