Stoffeigenschaft

Werkstoffe

Ein Werkstoff ist in der Regel ein Stoffgemisch, in dem die einzelnen Stoffeigenschaften kombiniert werden oder gänzlich neuen Werkstoffeigenschaften und Werkstoffkennwerten resultieren. Beispielsweise ist Stahl viel härter als Eisen und für Werkzeuge vielerlei Art geeignet. Glas wird durch Flussmittel besser schmelzbar und chemisch stabil, was für Gefäße und transparente Fenster usw. von Bedeutung ist. Diese Werkstoffeigenschaften sind stark von der Synthese und Fertigungsverfahren abhängig und gehören zu dem zentralen Forschungsgebiet der Werkstoffkunde.^[4]

Auftrennung von Stoffgemischen

Unter Nutzung unterschiedlicher Stoffeigenschaften lassen sich Stoffgemische in ihre Einzelkomponenten auftrennen. Technisch einfach ist die Trennung durch unterschiedliche Aggregatzustände einzelner Komponenten in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen (Stofftrennverfahren, Separationstechnik):

• Bei einer Destillation wird z. B. ein Gemisch mehrerer Flüssigkeiten dadurch aufgetrennt, dass man das Gemisch über die Siedetemperatur einer Komponente hinaus erwärmt. Diese siedet dann, sodass der schwerer flüchtige Anteil zurückbleibt. Der Dampf wird im Kühler unter die Siede-/Kondensationstemperatur der leichter flüchtigen Komponente abgekühlt. Diese wird dann als Destillat bzw. Kondensat in der Vorlage gesammelt.
• Bei der fraktionierenden Kristallisation löst man ein Gemisch von Feststoffen in einem geeigneten Lösungsmittel und stellt durch Abdampfen oder Verdunsten eine übersättigte Lösung her, aus der eine Feststoff des Gemischs bevorzugt auskristallisiert und durch Filtration isoliert werden kann.
• Ein Eisenpulver/Sand-Gemisch kann hingegen aufgetrennt werden, indem man den Magnetismus des Eisens nutzt (eine physikalische Stoffeigenschaft) – oder aber das Gemisch in Säure löst, welche das Eisen anätzt, den Sand aber ungelöst und somit filtrierbar zurücklässt (chemische Eigenschaft).

Reinheitskontrolle

Um ein im Arzneimittel- oder Chemielabor neu hergestelltes Präparat, einen chemischen Stoff näher zu charakterisieren und seine Reinheit und Qualität zu kontrollieren, untersucht man dessen Eigenschaften. Oft werden zur Qualitätskontrolle chemischer und pharmazeutischer Produkte hoch entwickelte Analysetechniken eingesetzt, so z. B. die NMR-Spektroskopie.

Identifikation von Stoffen

Zur Identifikation von organischen Stoffen in der industriellen Wareneingangskontrolle wird oft das Infrarotspektrum (IR-Spektrum) aufgenommen und mit dem IR-Referenzspektrum eines Standards verglichen. Wenn die IR-Spektren – vor allem in Fingerprint-Bereich^[5] – identisch sind, ist das ein sehr guter Identitätsbeweis.

Klassifikation von Stoffen

In der Analytik werden Stoffe in einer unbekannten Probe anhand ihrer Stoffeigenschaften identifiziert und klassifiziert. Bestimmte Eigenschaften charakterisieren auch bestimmte Stoffgruppen wie z. B. die Stoffklassen der Metalle, Salze, Edelgase, Halogene oder organische Stoffe:

1. Alle Metalle leiten elektrischen Strom und Wärme gut, sind gut verformbar, haben im reinen Zustand Oberflächenglanz (erscheinen aber im feinverteilten Zustand schwarz; Untergruppen: Alkalimetalle, Edelmetalle, Buntmetalle u. a.).
2. Nichtmetalle (molekulare Stoffe wie z. B. Halogene und Kohlenwasserstoffe) leiten den elektrischen Strom kaum (Isolatoren), sind im festen Zustand zumeist spröde und weisen niedrige Siedepunkte auf (sofern sie nicht diamant- oder kunststoffartig sind: Makromolekulare Stoffe haben oft hohe Schmelz- und Siedetemperaturen, zersetzen sich aber meist schon bei relativ niedrigen Temperaturen, Beispiele: Kunststoffe, Proteine, Polysaccharide, DNA).
3. Salzartige Stoffe haben relativ hohe Schmelz- und Siedetemperaturen, leiten als Schmelzen oder Lösungen den elektrischen Strom und sind kristallin sowie spröde.