Stoffgruppe

Stoffe, die durch eine gemeinsame Eigenschaft zusammengefasst werden können
Die Stoffgruppe der Edelgase, hier im eigenen Licht leuchtend: Alle Edelgase sind zum Beispiel farb- und geruchlos, äußerst reaktionsträge und somit auch nicht brennbar
Stoffe aus der Stoffgruppe der Alkalimetalle: Alle Alkalimetalle sind extrem luft- und wasserempfindlich. Sie sind brennbar, reagieren mit Wasser zu Laugen und Wasserstoffgas, mit Nichtmetallen und Säuren zu Salzen und sie färben die Flamme

Unter Stoffgruppe oder Stoffklasse versteht man in der Chemie alle Stoffe, die durch eine gemeinsame Eigenschaft zusammengefasst werden können. Jeder Stoff kann mehreren Gruppen angehören, je nachdem welche Eigenschaft zur Klassifizierung herangezogen werden. Es existiert keine feste Zahl möglicher Gruppen, vielmehr kann je nach Anlass und verbindender Eigenschaft eine neue Stoffgruppe definiert werden.

UnterteilungBearbeiten

Grundsätzlich unterscheidet man die chemischen Elemente von den chemischen Verbindungen, die aus zwei oder mehr Elementen zusammengesetzt sind. Elemente können wiederum nach ihren metallischen Eigenschaften oder ihrer Stellung im Periodensystem unterteilt werden, Verbindungen nach ihrer Bindungsart und der Anzahl der beteiligten Elemente.

Weitere Untergruppen lassen sich einteilen in:

  • Stoffgruppen, die nach der chemischen Zusammensetzung und chemisch-funktionellen Eigenschaften gebildet werden (Beispiel: Oxide als Verbindungen des Sauerstoffs, Säuren als ätzende Wasserstoffverbindungen).[1]
  • Stoffgruppen, die nach den jeweiligen Anwendungsbereichen (Verwendungszwecken) und entsprechenden Stoffeigenschaften gebildet werden (zum Beispiel Düngemittel, Explosivstoffe und Nährstoffe als für Stoffwechsel und Verdauung verwertbare Reinstoffe und Stoffgemische, Kampf- und Giftstoffe als Mittel zum Abtöten von bestimmten Lebewesen, auch Schädlingsbekämpfungsmittel oder Pestizide genannt).
  • In der Medizin nach ihren Wirkungen in oder auf Organismen (zum Beispiel Hormone, Vitamine und Duft- und Aromastoffe).[2]
  • Stoffgruppen, die nach der guten oder schlechten Löslichkeit von Verbindungen in Wasser unterschieden werden.
  • Stoffgruppen, die sich nach ihrem Vorkommen und Herkunft unterscheiden lassen (zum Beispiel Rohstoffe, Naturstoffe und Kunststoffe).[2]

1941 führt Gerold Schwarzenbach im Buch Allgemeine und anorganische Chemie. Ein einfaches Lehrbuch auf neuzeitlicher Grundlage eine Einteilung in „Vorwiegend unpolare und flüchtige Stoffe“, „Salzartige Stoffe“, „Diamantartige und graphitartige Stoffe“ sowie „Metallische Stoffe“ ein,[3] die heute in der Chemie überholt ist, aber dennoch in einigen Chemie-Lehrbüchern zu finden ist.[4] Dabei werden „Diamantartige Stoffe“ durch sehr hohe Härte, hohe Schmelz- und Siedepunkte und in Wasser völlig unlöslich charakterisiert. Bei ihnen liegt typischerweise eine Atombindung vor.[5] Eine ähnliche Einteilung wurde bereits 1928 diskutiert.[6] Spätere Lehrbücher ergänzten noch die Gruppe der „Kunststoffe bzw. hochmolekularen Stoffe“.[7]

Chemische ElementeBearbeiten

Die Elemente können klassifiziert werden nach

Hauptgruppe[anm 1] Nebengruppe[anm 2]
Anmerkungen
  1. Bei Hauptgruppenelementen werden nur die s- und p-Orbitale gegenüber ihren Vorgängern neu besetzt
  2. Bei Nebengruppenatomen das d-Orbital und bei den Lanthanoiden und Actinoiden auch das f-Orbital.

VerbindungsklassenBearbeiten

Organische Verbindungen

Die von der Anzahl der Stoffe umfangreichste Stoffgruppe in der Chemie stellt die Stoffgruppe der Kohlenstoffverbindungen dar (über 7 Millionen Stoffe). Sie umfasst alle Substanzen, deren Grundgerüst aus Kohlenstoffatomen besteht. In der organischen Chemie ist die funktionelle Gruppe einer Verbindung für diese Einteilung ausschlaggebend. So werden zum Beispiel Verbindungen, die in ihrer Kohlenstoffkette eine Hydroxygruppe haben, zu der Stoffklasse der Alkohole gezählt.

In einer weiteren Definition kann eine Stoffklasse (wie die Alkohole) daneben weitere funktionelle Gruppen enthalten. Daneben gibt es in einer weiter gefassten Definition auch Stoffklassen, die sich dadurch auszeichnen, dass sie eine bestimmte Kombination mehrerer funktionelle Gruppen enthalten, beispielsweise die Aminosäuren.[8]

Beispiele für organische Stoffklassen: Kohlenwasserstoffe,

Stoffgruppen nach Aufbau und ZusammensetzungBearbeiten

Andere Chemikaliengruppen, nach chemisch-funktionellen Eigenschaften und Aufbau unterteilt, sind zum Beispiel:

Säuren und Basen

Sowohl organische als auch anorganische Stoffe können Säuren und Basen bilden. Entscheidend ist die Fähigkeit, zumeist in wässriger Lösung, Protonen abgeben (Säuren) oder aufnehmen (Base) zu können. Organische Säuren sind zum Beispiel Carbonsäuren, anorganische Säuren sind unter anderem Salpetersäure, Schwefelsäure und Chlorwasserstoff. Organische Basen sind nahezu alle Amine, anorganische Basen sind alle Hydroxid-Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle (etwa Natriumhydroxid).

Stoffgruppen nach Anwendung und EigenschaftenBearbeiten

 
Wasser – das bedeutendste aller Lösungsmittel

Stoffgruppen können auch nach ihrer Verwendung und Wirkung eingeteilt werden und auch Stoffgemische umfassen. Hierzu zählen zum Beispiel:

In der Chemie werden auch Stoffgruppen nach ihrem Verwendungszweck im Chemielabor gebildet:

NaturstoffeBearbeiten

 
Der Farbstoff Indigo, natürlich

Weitere StoffeBearbeiten

Siehe auchBearbeiten

Einzelne Stoffgruppen sind in Artikeln zu den jeweiligen oben genannten Oberbegriffen aufgelistet – zum Beispiel unter Farbstoffe. Weitere, ausführlichere Stoffgruppenlisten finden sich unter:

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Umweltbundesamt: Stoffgruppen | Umweltbundesamt, abgerufen am 5. Juni 2020
  2. a b Dieter Holzner, Karsten Holzner: Chemie für Technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie. John Wiley & Sons, 2018, ISBN 978-3-527-34283-9, S. 18 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. CHRISTEN: Chemieunterricht Eine praxisorientierte Didaktik. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-0348-5218-0, S. 94 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. Chemie heute SI. Schroedel, 2013, ISBN 978-3-507-88053-5.
  5. Hans Rudolf Christen: Chemie. Sauerländer, 1974, S. 20 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  6. Die Arten chemischer Bindung und der Bau der Atome: 42 Vorträge (mit ... - Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie). Verlag Chemie, 1928, S. 11 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  7. Ralf Geiß: Die Verwandlung der Stoffe. Springer-Verlag, 2017, ISBN 978-3-662-54708-3, S. 335 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  8. Olaf Kühl: Organische Chemie. Für Biochemiker, Lebenswissenschaftler, Mediziner, Pharmazeuten. Wiley-VCH, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-33199-4, S. 239.