Reinstoff

Als Reinstoff bezeichnet man in der Chemie einen Stoff, der einheitlich aus nur einer chemischen Verbindung oder einem chemischen Element zusammengesetzt ist;[1] der Begriff steht im Gegensatz zu einem Gemisch. Ein Reinstoff kann auch einen „isotopen-reinen“ Stoff (etwa reines schweres Wasser) oder eine in einer definierten Position völlig isotopen-markierte Verbindung bezeichnen.[1]

Beispiele für Reinstoffe und Gemische

Reinstoffe

• Reine Chemische Elemente sind z. B. reiner Wasserstoff, Sauerstoff oder Gold.
• Reine Chemische Verbindungen sind z. B. reines, destilliertes Wasser, reines Kohlenstoffdioxid oder reines Natriumchlorid (Kochsalz).

Anmerkung: Chemische Verbindungen sind zwar aus mehreren Elementen aufgebaut, sind aber keine Mischung von Elementen

Gemische

• Luft ist ein Gasgemisch aus Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und weiteren Gasen in Spuren
• Milch ist ein flüssiges Gemisch (Emulsion) aus Wasser, Kohlenhydraten, Fetten, Eiweißen und von Spurenelementen.
• Granit ist ein festes Gemisch, das hauptsächlich aus Quarz, Feldspäten und dunklen, mafischen Mineralen besteht.

Eigenschaften von Reinstoffen

Reinstoffe können Elemente oder Verbindungen sein. Reinstoffe haben klar definierte physikalische Eigenschaften, die zur Charakterisierung verwendet werden, z. B.

• Schmelzpunkt (Schmelztemperatur)
• Siedepunkt (Siedetemperatur)
• Dichte
• Brechungsindex
• elektrische Leitfähigkeit
• Wärmeleitfähigkeit
• Löslichkeit in einem Lösemittel

Idealer Reinstoff

Das Ideal eines Reinstoffes ist in der Praxis nicht erreichbar. Als Reinstoffe bezeichnete Stoffe enthalten immer noch einen kleinen Anteil an Verunreinigungen. Für handelbare Reinstoffe (Chemikalienhandel) gelten deshalb eine Reihe von Reinheitsdefinitionen, z. B. „pro analysi“, „reinst“, „Nach DAB (Deutsches Arzneimittel-Buch)“ etc. Diese Definitionen sind meist zweckgebunden und werden durch den Abdruck einer Analyse derjenigen Verunreinigungen ergänzt, die für den jeweiligen Verwendungszweck des Reinstoffes von besonderer Bedeutung sind.

Allgegenwart der Elemente und Stoffe

Der Begriff Allgegenwart der (chemischen) Elemente wurde im Jahr 1936 von den deutschen Chemikern Ida Noddack-Tacke und Walter Noddack, die das Rhenium entdeckten, geprägt.[2]

Das allgemeiner gehaltene Gesetz von der Allgegenwart der Stoffe drückt aus, dass jeder beliebige Stoff in jedem anderen beliebigen Stoff mindestens minimal löslich ist. Dies hat zur Folge, dass es unmöglich ist, Reinstoffe im eigentlichen Sinne herzustellen, da sie stets im Kontakt zu irgendeinem Gefäß o. ä. stehen müssten, sodass einzelne Teilchen der Gefäßwand den Stoff wieder verunreinigen würden.

Thermodynamisch wird das Gesetz mit der Konzentrationsabhängigkeit des chemischen Potentials untermauert:

${\displaystyle \mu _{i}=\mu _{i}^{\circ }+RT\ln \left\{a_{i}\right\}}$

Bei unendlicher Verdünnung mit ${\displaystyle a_{i}\to 0}$ gilt:

${\displaystyle \lim _{a_{i}\to 0}{\mu _{i}}=\lim _{a_{i}\to 0}{\mu _{i}^{\circ }+RT\ln \left\{a_{i}\right\}}=-\infty }$

Dieser Grenzwert zeigt, dass unter der Annahme, es gäbe einen reinen Stoff, jeder andere Stoff ein unendlich starkes Bestreben hätte, sich in dem Reinstoff zu lösen.

Einteilung im Schema der chemischen Stoffe

Schematische Einteilung der Stoffe

Stoff                                                                                                                               (Stoff)gemisch                       Reinstoff                                                                                               homogenes (Stoff)gemisch                         Verbindung   Element                                                                                           Gasgemisch Gemisch mehrerer Gase   Legierung Gemisch mit Metalleigenschaften, enthält mindestens ein Metall   Lösung Festkörper, Flüssigkeit, Gas in einer Flüssigkeit gelöst             molekular   ionisch                                                       heterogenes (Stoff)gemisch                                                                                                                             Schaum Gasförmige Bläschen in einer Flüssigkeit   Hartschaum Gasförmige Bläschen in einem Festkörper   Aerosol   Suspension Feste Teilchen in einer Flüssigkeit   Emulsion Gemisch mehrerer nicht mischbarer Flüssigkeiten   Festes Gemenge Gemisch mehrerer nicht mischbarer Feststoffe                                                                             Rauch Feste Teilchen in einem Gas   Nebel Flüssige Teilchen in einem Gas

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Stoff. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 3. Januar 2012.
2. I. Noddack: Über die Allgegenwart der chemischen Elemente, Angewandte Chemie 49 (1936) 835–841.