Chemie für Quereinsteiger/ Die Grundbausteine/ Grundbausteine und makroskopische Substanz

1.3 Grundbausteine und makroskopische Substanz

Alle Proben der uns umgebenden festen Materialien, einschließlich unserer Körpersubstanz, bestehen aus einer für uns unvorstellbar großen Anzahl verknüpfter Grundbausteine. Je nach Bausteinsorten und innerer, räumlicher Teilchenarchitektur ergeben sich unterschiedliche Materialien, die sich in ihren äußeren physikalischen und chemischen Eigenschaften unterscheiden, z. B. in Farbe, Dichte, Härte, Verformbarkeit, elektrischer Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Lichtbrechung und Löslichkeit.

Abb. 1.3: Vergleich einiger Eigenschaften von Diamant und Graphit

Wenn etwa Kupfer-Bausteine zusammengesetzt werden, erhält man ein Stück Kupfer. Das kann als Blech, als Würfel, als Kristall, als Vase oder als ein Pfennigstück geformt sein, die physikalischen und chemischen Eigenschaften sind immer die gleichen. Verknüpfte Nickel-Teilchen ergeben entsprechend Nickelmetall, vielleicht von vernickelten Schrauben her bekannt. Unsere Geldstücke vom 50-Pfennig-Stück bis zur 5-DM-Münze bestehen aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, also aus einer Kombination von Kupfer- und Nickel-Teilchen. Die 5- und 10-Pfennig-Stücke bestehen aus einem Eisenkern, der mit Messing überzogen ist: Diese Kupfer-Zink-Legierung wird aus Kupfer- und Zink-Teilchen hergestellt.

Jede dieser Legierungen hat besondere Eigenschaften in bezug auf Farbe, Dichte, etc.. Wie stark sich jedoch allein die räumliche Anordnung der Bausteine auf die Eigenschaften der Stoffe auswirken kann, sei am Beispiel von Diamant und Graphit erläutert. Beide Materialien sind allgemein bekannt, der glitzernde Diamant als begehrter Schmuckstein und schwarzer Graphit als Hauptbestandteil der Bleistiftminen. Tabelle 1.3 zeigt neben den Unterschieden in der Farbe noch einige andere wesentlich verschiedene Eigenschaften auf. Beide Materialien unterscheiden sich in den Eigenschaften vollkommen, bestehen aber aus den gleichen Bausteinen, nämlich aus Kohlenstoff-Atomen. Der große Unterschied kann demnach nur dadurch erklärt werden, daß die Anordnungen der Kohlenstoff-Atome von Diamant und Graphit unterschiedlich sind. Diese unterschiedlichen Strukturen werden wir später näher kennenlernen.

Zusammenfassend sei noch einmal herausgestellt, worauf es dem Chemiker ankommt, wenn er Substanzen durch Verknüpfen von Teilchen erzeugen will:

1. auf die Art der verknüpften Teilchen,

2. auf die räumliche Anordnung im Teilchenverband.

Eine Substanz ist für den Chemiker dann identisch mit einer anderen, wenn die Teilchenarten und die räumliche Anordnung gleich sind. Bei ganz genauem Vergleichen müssen bei derselben Temperatur sogar die Abstände zwischen den entsprechenden Teilchen übereinstimmen.