Arbeitsblatt: Grundwissen Chemie

Chemie 1. Was ist Chemie Chemie ist die Lehre von den Stoffen und den Stoffumwandlungen???? Ääähhhhh!!! Natürlich sind hier nicht nur Kleiderstoffe gemeint, sondern das, woraus alle belebten und unbelebten Dinge bestehen: vom Grashalm bis zum Elefanten, vom Kieselstein bis zur Mondrakete. Ganz unbekannt ist dir diese Bedeutung des Wortes „Stoff nicht. Denk nur an Farbstoffe, Klebstoffe, Treibstoffe, Nährstoffe, Arzneistoff usw. Die meisten Dinge, vor allem die Lebewesen, sind höchst komplizierte Stoffgemische. Eine wichtige Aufgabe des Chemikers besteht darin, sich Klarheit über die Zusammensetzung der Stoffgemische zu verschaffen. Das kann dadurch geschehen, dass er die Gemische in einfachere Stoffe zerlegt. Vor allem interessiert ihn, unter welchen Bedingungen sich Stoffe ineinander umwandeln lassen, wie man es beispielsweise anstellen muss, dass aus Zucker Alkohol entsteht. Solche Umwandlungen bezeichnet man als chemische Reaktionen. . . . . Manche Stoffe, die der chemische Erfinder geschaffen hat – z.B. Düngemittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, Waschmittel oder Treibgase – haben neben unbestreitbaren Vorteilen auch Nachteile erkennen lassen, nämlich die Belastung der Umwelt. Deshalb wird heute von den Chemikern verlangt, dass die neuentwickelten Stoffe nicht nur wirksam, sondern auch umweltverträglich sind. Chemische Reaktionen, die die Umwelt belasten, finden aber auch tagtäglich ohne Zutun des Chemikers statt. So entstehen beispielsweise die Gase, die entscheidenden Anteil am Treibhauseffekt und am sauren Regen haben, beim Verbrennen von Kohle und Öl sowie in den Motoren der Kraftfahrzeuge. Es versteht sich, dass der Chemiker auch bei der Lösung dieser Probleme eine wichtige Rolle spielt. Er kennt die Methoden der Schadstofferfassung, und er macht mit bei der Erarbeitung neuer Verfahren zur Begrenzung des Schadstoffausstosses, z.B. bei der Abgasentschwefelung oder bei der Entwicklung von Katalysatoren für Kraftfahrzeuge. Die Tätigkeit des Chemikers beschränkt sich übrigens keineswegs aufs Experimentieren. Wenn er die Eigenschaften und das Verhalten der Stoffe verstehen will, muss er sich mit dem Aufbau der Materie befassen, muss er Bescheid wissen, über die Bausteine der Stoffe: die Atome und Moleküle. Wahrscheinlich hast du schon gehört, dass diese Bausteine ausserordentlich klein sind, so winzig, dass man sie auch mit den stärksten Mikroskopen nicht erkennen kann. Chemie Seite 1 1.2 Das Atom . . Chemie Seite 2 1.3 Das Molekül Moleküle sind aus mehreren Atomen aufgebaut. So besteht ein Molekül Kohlendioxid aus einem Kohlenstoffatom und 2 Sauerstoffatomen und ein Molekül Wasser aus einem Sauerstoffatom und 2 Wasserstoffatomen. Makromoleküle, z.B. große Proteine, können sogar aus mehreren Tausend Atomen aufgebaut sein. 1.4 Das Atom und das Molekül, die Unterschiede Atom Molekül: Kleinster eines Das kleinste Teilchen einer Elements ist das Atom. Im Atomkern . befinden sich positiv geladene heisst Molekül, es besteht aus mindestens zwei und nicht geladene . . In der Hülle kreisen die negativ geladenen (es dürfen auch gleiche Atome sein!) auf verschiedenen . 1.5 Das Periodensystem 1.5.1 Geschichte zum Periodensystem Erst seit dem 18. Jahrhundert machte man sich an die wissenschaftliche Beschreibung der Elemente, zwar waren auch schon vorher viele chem. Substanzen bekannt, aber die Möglichkeiten der Reindarstellung waren begrenzt. Die meisten Elemente wurden im vergangenen Jahrhundert entdeckt und knapp 45 der heute bekannten Elemente wurden erst im 19. Jahrhundert bekannt. Johann Wolfgang Döbereiner formulierte 1817 als erster ein Ordnungsprinzip nach dem er ähnliche Elemente in sog. Triaden sortierte. Damit war das erste wissenschaftlich fundierte Ordnungsprinzip für die chemischen Elemente geschaffen. Newland erkannte, dass Elemente nach ihrem Atomgewicht geordnet in bestimmten Abständen einander ähnliche Eigenschaften aufweisen. Er schlug 1863 sein Oktavengesetz vor. Doch die realen Verhältnisse waren komplizierter als er postuliert hatte, so dass auch dieses Ordnungsprinzip nicht anerkannt wurde. Inzwischen war die Anzahl der bekannten Elemente auf etwa 60 angestiegen. Es musste ein allgemeines System gebracht werden. Der Durchbruch sollte in den Jahren 1868 und 1869 dem russischen Chemiker Mendelejew und dem deutschen Chemiker Meyer unabhängig voneinander gelingen. Sie ordneten die damals bekannten Elemente in einem System an, in dem die Reihen der Elemente in der Weise in Perioden zerlegt ist, dass Elementen mit ähnlichen Eigenschaften in Gruppen zusammengefasst sind. Dieses System ist heute als Periodensystem der Elemente – kurz PSE bekannt. Gerade in den ersten Jahren nach seiner Veröffentlichung war es nicht unumstritten. Mosley zeigte, dass die Kernladungszahl – also die Anzahl der Protonen – das eigentlich entscheidende Kriterium ist. Die Bedeutung der PSE verlieh der Entwicklung der chemischen Wissenschaft wichtige Impulse. In der Reihe der 91 Elemente bis zum Uran bestanden noch bis Mitte unseres Jahrhunderts vier Lücken. Chemie Seite 3 1.5.1 Theorie zum Periodensystem Im Periodensystem der Elemente (kurz: PSE) sind alle bekannten Elemente tabellarisch geordnet. Die Spalten werden als Gruppen bezeichnet, die Zeilen als Perioden. Die Abkürzungen der Elemente – die sogenannten Elementsymbole – sind international gebräuchlich und in allen Periodensystemen der Welt gleich. Innerhalb einer Gruppe nehmen die Atommassen von oben nach unten zu. Außerdem haben die Elemente, die untereinander stehen, sehr ähnliche Eigenschaften. Insgesamt gibt es 8 Gruppen, die mit römischen Zahlen (I – VIII) gekennzeichnet werden. Jede Gruppe hat ihren eigenen Namen erhalten. So heißen die Elemente der I. Gruppe Alkalimetalle und die der II. Gruppe Erdalkalimetalle. Danach folgen vier Gruppen, die nach ihrem ersten Element benannt sind: die BorGruppe, die Kohlenstoff-Gruppe, die Stickstoff-Gruppe und die Sauerstoff-Gruppe. Die Elemente der VII. Gruppe nennt man Halogene. In der letzten Gruppe befinden sich die sogenannten Edelgase. Das sind alles Gase, die besonders reaktionsträge sind. Die Elemente einer Periode stehen nebeneinander. Jede Periode beginnt so mit einem Alkalimetall und endet mit einem Edelgas. Da die Eigenschaften der Elemente, die in der gleichen Gruppe stehen, periodisch wiederkehren, wurden die Zeilen Perioden genannt. Perioden werden mit den Zahlen 1-7 bezeichnet. Der Platz eines jeden Elements ist durch seine Gruppe und seine Periode eindeutig festgelegt. Zusätzlich wurden die Elemente von links nach rechts durchnumeriert. So entstanden die sogenannten Ordnungszahlen. Chemie Seite 4 a) Periodensystem mit den Hauptgruppen Chemie Seite 5 b) Periodensystem der Elemente Chemie Seite 6 1.5.2 Mehrere Knobelaufgaben zum Periodensystem 1. Kreuzworträtsel 1 9 2 10 11 3 4 12 5 13 6 7 8 waagerecht: senkrecht: 1. das erste Element 2. zwischen Ga und As 3. ein wichtiges Edelgas 4. Atommasse 114 5. VI. Nebengruppe, 6. Periode 6. letztes Edelgas 7. Atommasse 4 8. VI. Gruppe, 3. Periode 5. häufigstes Element der Welt 9. das atmen alle Tiere 10. III. Gruppe, 3. Periode 11. nach Te und geringere Atommasse 12. II. Gruppe, 3. Periode 13. wird im Schwimmbad verwendet Chemie Seite 7 2. Kreuzworträtsel Versuche, das Rätsel mit Hilfe deines Periodensystems zu lösen. Schreibe Zahlen als Wort! Als Lösungswort erhältst du den Namen und das Geburtsland jenes Chemikers, der das Periodensystem erstmals aufgestellt hat. Element mit 77 Protonen im Kern Element mit der Massenzahl 65 Element mit der Ordnungszahl 24 Dieses Element hat 88 Elektronen Symbol für Platin Seltenes Element der sechsten Periode Element der 6.Periode mit zwei Außenelektronen Element der 4.Periode, I. Hauptgruppe Edelgas Besitzt 22 Protonen im Kern Welches Element wird mit Rb abgekürzt? Element der 4.Periode, VI. Hauptgruppe Element mit der Massenzahl 197 Welches Element wird mit Pb abgekürzt? Spurenelement für den Körper, VII. Hauptgruppe (I J) Symbol für Eisen Massenzahl von Kohlenstoff Ordnungszahl von Beryllium Welches Element hat das Symbol Cm? Symbol für Antimon Element mit 47 Elektronen Massenzahl von Bor Die Ordnungszahl dieses Elements ist 92 Dieses Element hat 50 Protonen im Kern Edelgas mit der höchsten Ordnungszahl Chemie Seite 8 1.6 Detaillierte Reise ins Innere des Atoms Der Chemiker interessiert sich für die folgenden drei Elementarteilchen: • . • . • . denn wie wir wissen, sind aus ihnen die Atome sämtlicher chemischer Elemente (siehe Periodensystem) aufgebaut. 1.6.1 Das Schalenmodell des Atoms Protonen und Neutronen bilden den Elektronenschalen Atomkern, der von einer oder mehreren „Schalen umhüllt wird. Diese Schalen stellen die Aufenthaltsräume der Elektroden dar; sie werden – von innen nach aussen – mit den Buchstaben K, L, M, usw. bezeichnet. Der Aufbau des Atoms gleicht also in gewisser Weise einer Zwiebel. Du musst dir aber stets vor Augen halten, dass es sich bei unserer Vorstellung vom Atom nur um Modelle handelt. Die Atome sind ja viel zu klein, als dass man sie sehen könnte. Die Atommodelle ermöglichen es uns aber, die Vorgänge zu verstehen, die im für uns unzugänglichen Reich der Atome ablaufen. Protonen Atomkern Neutronen Atom Elektronenhülle 1.6.2 Wir zeichnen Atome Als Erinnerung: Die Zahl der Protonen entspricht der Zahl der Elektronen. Das heisst, dass wenn ein Element des Periodensystems 12 Protonen hat (Magnesium), dann hat diese Element auch 12 Elektronen. Die Zahl der Elektronen kannst du im Periodensystem ablesen. 1. Wir bestimmen die Anzahl der Schalen die wir zeichnen müssen. Dazu müssen wir zuerst die Anzahl der Elektronen bestimmen. Diese Zahl lesen wir im Periodensystem ab (Ordnungszahl, Kernladungszahl) Beispiel: Chrom 24 Elektronen (Protonen). 2. Wie viele Elektronen können wir auf eine Schale laden? Da gibt es folgende Regel: • Die 1. Schale: 2·1·12 • Die 2. Schale: 2·2·28 • Die 3. Schale: 2 · 3 · 3 18 • Die 4. Schale: 2 · 4 · 4 32 • Formel: 2 · · gesuchte Anzahl Elektronen pro Schale Chemie Seite 9 Beispiel Aussehen Elektronen Atomkern mit 24 Protonen 28 Neutronen 3. Da wir wissen, dass es im Atomkern genau die gleiche Anzahl an Protonen wie Elektronen hat, können wir die Anzahl der Protonen in den Atomkern als kleine runde Kreise Zeichnen. Beispiel: 4. Die relative Atommasse ist gleich der Summe der relativen Masse der Protonen und Neutronen im Atomkern. 24 Protonen x Neutronen 52 (Atommasse) 1.6.2 Weitere Aufgaben 1. Aufgabe Zeichen die folgenden Elemente: Lithium, Bor, Fluor, Magnesium auf ein Blatt. 2. Aufgabe Hier ist ein Element aus dem Periodensystem der Elemente mit Hauptgruppennummer und Periode abgebildet. Beantworte die Fragen! VII 3 35,5 17 Cl Welches Element ist abgebildet? Wie viele Elektronen besitzt es? Wie viele Protonen besitzt es? Zu welcher Elementgruppe gehört es? Welche Elementgruppen kennst du noch? Wie viele Schalen besitzt es? . Chemie Seite 10 3. Aufgabe Vervollständige die Sätze mit untenstehenden Satzteilen! Setze dann die zugehörigen Buchstaben richtig ein und Du erhältst das Lösungswort! 1) Atome 2) Atome bestehen aus 3) Im Atomkern befinden sich 4) Protonen 5) Elektronen 6) Neutronen sind 7) Die äußersten Elektronen 8) Die Anzahl der Protonen 9) Die Anzahl der Protonen und Neutronen 10)Ionen 11)Kationen 12)Anionen 13)Isotope 14)In der Atomhülle sind elektrisch geladene Atome. bestimmen die chemischen Eigenschaften eines Atoms. elektrisch neutral. die Protonen und die Neutronen. sind die Grundbausteine der Materie. befinden sich die Elektronen. sind negativ geladene Ionen (haben Elektronen aufgenommen). haben die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen. sind negativ geladen. bestimmt die Masse des Elements (Massenzahl). Protonen, Elektronen und Neutronen. sind positiv geladene Ionen (haben Elektronen abgegeben). bestimmt das chemische Element ( Ordnungszahl). sind positiv geladen. 1 2 Chemie 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Seite 11 4. Aufgabe Chemie Seite 12 Chemie 2. Die Materie 2.1 Die Aggregatszustände 2.1.1 Fester Zustand Mit viel Mühe kann man sicherlich einen Stahlträger mit einem Vorschlaghammer geringfügig verformen, dies ist aber nur möglich durch einen großen Kraftaufwand. Das Teilchenmodell zeigt uns, dass die Teilchen feste Plätze einnehmen und dass zwischen den Teilchen große Anziehungskräfte bestehen. Verformt man ein Stück Stahl, so muss man diese Anziehungskräfte überwinden, die Teilchen lassen sich deshalb nur schwer verschieben. Will man einen Stahlträger durchtrennen, so muss man eine Metallsäge benutzen. Wiederum muss man die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen überwinden. Einen Feststoff kann man praktisch nicht zusammendrücken. Im Teilchenmodell sind die Teilchen sehr dicht aneinander angeordnet, ein Zusammendrücken ist deshalb kaum möglich. Wie stellst du dir also ein Eisenstück vor, wenn du nur die Atome betrachtest? Wir merken uns: Frage • Erkläre mit Hilfe des Teilchenmodells, warum man Glasstäbe nicht zusammendrücken kann. Chemie Seite 13 2.1.2 Flüssiger Zustand Auch die Eigenschaften von Flüssigkeiten kann man mit Hilfe des Teilchenmodells erklären. Flüssigkeiten sind sehr leicht trennbar, man kann sie zum Beispiel durch Umgießen in mehrere Portionen aufteilen. Das Teilchenmodell zeigt uns, dass die Teilchen keine festen Plätze einnehmen und, dass sie gegeneinander beweglich sind. Dies erklärt auch, warum Flüssigkeiten die Form eines Gefäßes annehmen. Die relativ schwachen Anziehungskräfte zwischen den Teilchen erlauben ein freies Bewegen innerhalb des Volumens, den die Flüssigkeit einnimmt. Wie stellst du dir also das Getränk Coca Cola vor, wenn du nur die Atome betrachtest? Wir merken uns: Frage Erkläre mit Hilfe des Teilchenmodells, warum Flüssigkeiten die Form eines Behälters annehmen! Chemie Seite 14 2.1.3 Gasförmiger Zustand Schaut man sich das Teilchenmodell von Gasen an, so bemerkt man, dass die Abstände zwischen den Teilchen sehr groß sind. Deshalb ist es auch leicht ein Gas zusammenzudrücken, man verkleinert dabei nur die Abstände zwischen den Teilchen. Die Gasteilchen bewegen sich chaotisch und sehr schnell, deshalb nehmen Gase jeden Raum ein, den man ihnen zur Verfügung stellt. Wie stellst du dir also das Gas im Luftballon vor, wenn du nur die Atome betrachtest? Wir merken uns: Frage Man öffnet eine Flasche Parfüm. Erkläre mit Hilfe des Teilchenmodells, warum man in kurzer Zeit das Parfüm im ganzen Raum riechen kann. Chemie Seite 15 2.1.4 Aggregatszustände des Wassers Wasser tritt in der Natur in drei Formen auf: als flüssiges Wasser (_), als Eis () und als Dampf (_). Man nennt diese drei die des Wassers. Sie sind abhängig von der , d.h. jeder Wechsel von einem Aggregatszustand zum anderen erfolgt bei einer ganz bestimmten Temperatur. Gemeint sind die und die . (Die des Wassers liegt bei C, die bei C.) Die beiden kennzeichnen einen Stoff eindeutig. (Dampf) (Wasser) (Eis) Viele Stoffe können in allen drei Aggregatzuständen vorkommen. In welchem Aggregatzustand ein Stoff sich befindet hängt ab von Temperatur und Druck. Die Änderungen der Aggregatzustände eines Stoffes (Phasenumwandlungen) sind im folgenden Schema zusammengestellt: Chemie Seite 16 Fest Flüssig Gas 2.2 Stoffe erkennen 2.2.1 Reine Stoffe Als Reinstoff bezeichnet man in der Chemie einen Stoff, der einheitlich zusammengesetzt ist und damit aus nur einer Teilchensorte besteht. Ein Reinstoff kann mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegt werden. Reinstoffe können Elemente (Magnesium, Aluminium) oder Verbindungen (besteht aus zwei oder mehr verschiedenen chemischen Elementen) sein. Reinstoffe haben klar vorgeschriebene physikalische Eigenschaften und zwar: • • • • • • Wärmeleitfähigkeit Elektrische Leitfähigkeit Dichte Löslichkeit Schmelzpunkt Siedepunkt Wärmeleitfähigkeit Ein Glasbläser hält bei seiner Arbeit ein Glasrohr an einem Ende mit der Hand, ohne sich die Finger zu verbrennen. Dabei erreicht das andere Ende des Rohrs in der Flamme eine Temperatur von bis zu 1000C. Offensichtlich wird Wärme durch Glas nur schlecht weitergeleitet. Auch Porzellan verhält sich so. Man kann eine Tasse sicher am Henkel festhalten, selbst wenn der Tee sehr heiss ist. Im Gegensatz zu Glas und Porzellan sind Metalle gute Wärmeleiter. Der Boden eines Kochtopfs soll die Hitze der Herdplatte schnell und gleichmässig an die Speisen im Topf weitergeben. Topfböden bestehen daher häufig aus Kupfer, einem der besten Wärmeleiter. Elektrische Leitfähigkeit Chemie Seite 17 Seit etwa 100 Jahren setzt man immer häufiger Elektromotoren ein, um Maschinen anzutreiben. Dazu muss elektrische Energie übertragen werden. Das erfordert Stoff, die den elektrischen Strom leiten: Vor allem Metalle sind solche elektrische Leiter. In Elektrokabeln verwendet man Kupfer, denn Kupfer hat eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit. Dichte Aluminium oder Eisen? Welche Hanteln kann ich leichter heben? Häufig sagt man, Eisen ist schwerer als Aluminium. Aber eine kleine Hantel aus Eisen ist schliesslich leichter als eine grosse aus Aluminium. Da man für einen Vergleich aber nicht immer gleich grosse Stücke verwenden kann, wird aus den Werten für Masse und Volumen eines beliebigen Stücks die Dichte des Stoffs berechnet. Der Zahlenwert gibt an, wie viel Gramm ein Stück mit einem Volumen 1cm3 wiegt. Eisen Aluminium Löslichkeit Manche Flüssigkeiten mischen sich in jedem Verhältnis mit Wasser. So sind in einem Liter Bier etwa 50ml Alkohol mit 950ml Wasser, in einem Liter Rum bis zu 700ml Alkohol mit 300ml Wasser gemischt. Im Gegensatz dazu lösen sich viele Feststoffe zwar gut in Wasser, aber nicht unbegrenzt. In 100g Wasser lösen sich bei 20C bis zu 36g Kochsalz. Fügt man weiteres Kochsalz hinzu, so löst es sich nicht mehr auf. Es bleibt als fester Bodenkörper zurück. Die überstehende Lösung ist an Kochsalz gesättigt. In Tabellen gibt man die Löslichkeit eines Stoffs meist an, wie viel Gramm des Stoffes sich in 100g eines Lösungsmittels lösen, so dass eine gesättigte Lösung (würde man mehr des Stoffes beifügen, würde es nicht mehr aufgelöst werden) entsteht. Manche Stoffe sind erstaunlich gut löslich, so lösen sich 204g Zucker in 100g Wasser. Andere Stoffe wie Gips sind schwerlöslich. Schmelzpunkt Als Schmelztemperatur bezeichnet man die Temperatur, bei der ein Stoff schmilzt, das heißt vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Siedepunkt Erwärmt man Wasser, so beginnt es bei 100C zu sieden. In der Flüssigkeit bilden sich Blasen aus gasförmigen Wasser: Das Wasser verdampft. Trotz weiterer Zufuhr von Wärme bleibt die Temperatur des Wassers so lange gleich, bis es vollständig verdampft ist. Bei normalem Luftdruck beträgt die Siedetemperatur des Wassers genau 100C. So hat jedes Element einen anderen Siedepunkt. Chemie Seite 18 Erst an mehreren typischen Eigenschaften kann man einen Stoff sicher erkennen. Charakteristische Eigenschaften eines Stoffs lassen sich steckbriefartig zusammenfassen. Stoffe, die in mehreren wesentlichen Eigenschaften übereinstimmen, bilden eine Stoffgruppe. Wichtige Stoffgruppen sind: Metalle, salzähnliche Stoffe und flüchtige Stoffe. Metalle: Gemeinsame Eigenschaften der Metalle sind: metalischer Glanz bei ganzen Stücken, Verformbarkeit, gute Leitfähigkeit für Wärme und elektrischen Strom. Beispiel: Eisen, Silber, Zink. Salzähnliche Stoffe: Gemeinsame Eigenschaften von salzähnlichen Stoffen sind: relativ hohe Härte, keine Leitfähigkeit für den elektrischen Strom im festen Zustand, hohe Schmelz- und Siedetemperatur. Beispiel: Kochsalz, Alaun. Flüchtige Stoffe: Gemeinsame Eigenschaften flüchtiger Stoffe sind: niedrige Schmelz- und Siedetemperatur, schlechte Leitfähigkeit für elektrischen Strom. Beispiele: Wasser, Kohelnstoffdioxid, Schwefel. 2.2.2 Kreuzworträtsel Waagerecht: 2. Übergang von flüssig zu fest 3. Anderer Ausdruck für Zustandsform 6. Quotient aus Masse und Volumen 7. Eigenschaft, die besonders Metalle auszeichnet; besonders Schmuckstücke macht sie reizvoll! 10. Übergang von fest zu gasförmig 14. Schwefel ist beispielsweise gelb! 15. Eine mit der Nase wahrnehmbare Eigenschaft 16. Durch Ritzversuche kann man diese Eigenschaft feststellen. Senkrecht: 1. Chemie beschäftigt sich mit den Besonderheiten von Stoffen. Finde dafür ein anderes Wort. 4. Punkt, an dem ein Stoff beginnt zu sieden. 5. Temperatur, bei der ein Stoff von festen in den flüssigen Zustand übergeht. 8. Angabe über die Reaktion eines Stoffes, der mit Feuer in Berührung kommt. 9. Diese Eigenschaft sollte im Chemieunterricht nur nach ausdrücklicher Aufforderung des Lehrers getestet werden. 11. Aussage darüber, ob ein Stoff den elektrischen Strom leitet. 12. Übergang von flüssig zu gasförmig 13. Sie gibt an, wie viel Gramm eines Stoffes sich in 100 Gramm Lösungsmittel lösen. Chemie Seite 19 1S 2E 3A 4S 5S 6D 7O 8B 9G 10S 11L 12V 13L 14F 15G 16H 2.2.3 Stoffgemisch Chemie Seite 20 Auf die rechte Mischung kommt es an! So sind Farben, Kosmetika und Reinigungsmittel Gemische, deren genaue Zusammensatzung häufig das Betriebsgeheimnis des Herstellers ist. Auch die Kunst des Kochens und Backens besteht zum grossen Teil darin, bestimmte Zutaten im richtigen Verhältnis zu mischen. Es gibt folgende verschiedene Mischungen: 1. Gemenge: Wer Brausepulver herstellen will, muss Zucker, Zitronensäure und Natron miteinander vermischen. Solch ein Gemisch aus festen Stoffen bezeichnet man auch als Gemenge. 2. Emulsionen: Wasser und Öl lassen sich schlecht mischen. Schüttelt man die beiden Flüssigkeiten kräftig, so bildet sich eine milchige Mischung aus kleinen Öltröpfchen und Wasser. Ein heterogenes (man kann die Bestandteile noch mit dem Auge oder dem Mikroskop unterscheiden) Gemisch zweier Flüssigkeiten nennt man Emulsion. 3. Lösungen: Gibt man Zucker in Wasser, so erhält man eine Lösung. Auch mit dem stärksten Mikroskop kann man hier die Bestandteile nicht mehr unterscheiden. Eine Lösung also ist ein homogenes Gemisch. 4. Legierung: Mischt man geschmolzene Metalle miteinander, so bildet sich beim Abkühlen ein festes homogenes Gemisch der Metalle, eine Legierung. Legierungen haben häufig günstigere Werkstoffeigenschaften als die reinen Metalle. 2.3 Trennverfahren Verfahren Sieben Magnetscheiden Dekantieren Überstand Vorgang Lockere Feststoffgemische können aufgrund der Korngröße mit einem Sieb getrennt werden. Beispiele Grob- und Feinkies im Kieswerk, Steine und Sand, Steine und Gartenerde Mit einem Magnet werden ferromagnetische Stoffe von nichtmagnetischen Stoffen getrennt. Aluminium- und Eisenschrott, Eisen aus Müll Abgießen einer überstehenden Flüssigkeit vom abgesetzten Stoff (Sediment). Abgießen des Kochwassers von Salzkartoffeln, Abgießen einer Flüssigkeit von einer Fällung Sediment Chemie Seite 21 Filtrieren Rückstand Trennung einer Suspension Laborverfahren, Bereiten mit einem Filter. Im Filter von Filterkaffee, bleibt der Rückstand, die Trinkwasseraufbereitung durchgelaufene Flüssigkeit ist das Filtrat. Suspension Filtrat Abdampfen Dampf Abdampfen eines Lösemittels, der gelöste Feststoff kristallisiert aus. Laborverfahren, Bildung von Kristallzucker, Siedesalz in der Saline Verdampfen des Lösemittels und Kondensieren im Kühler. Trennung von Flüssigkeitsgemischen mit unterschiedlicher Siedetemperatur. Trennung von Lösungen fester Stoffe. Bereitung von destilliertem Wasser, Schnapsbrennen, Aufarbeitung von Erdöl, Trennung der Luftbestandteile aus flüssiger Luft Kristalle Destillieren Thermometer Kühler Flüssigkeitsgemisch Destillat Trennung von Flüssigkeiten Abscheiden von Fett der aufgrund unterschiedlicher Milch Dichte. Zentrifugieren Gemisch Extrahieren Behandeln eines Gemenges mit einem Lösemittel. Die löslichen Bestandteile werden von den unlöslichen getrennt. Fett aus Samen lösen, Teebereitung aus Teeblättern, Aromastoffe aus Pflanzen gewinnen Es gibt noch weitere Trennungsverfahren, die wir aber nicht behandeln. Chemie Seite 22 Chemie 3. Säuren und Basen 3.1 Allgemein Säuren kennt man im Allgemeinen aus dem täglichen Leben. Beispiele für Säuren sind Chemisch gesehen sind Basen das Gegenstück zu den Säuren. Beispiele für Basen sind Um zu erkennen, ob es sich bei einem Stoff um eine Säure oder eine Base handelt, verwendet man Indikatoren. Ein Indikator ist . In der Natur vorkommende . Indikatoren sind z.B. In der Chemie verwendet man synthetisch hergestellte Indikatoren. Universalindikator färbt sich in einer Säure rot, im neutralen Bereich grün und in einer Base blau. 3.2 Der pH-Wert Der pH-Wert gibt an, wie sauer oder wie basisch eine Lösung ist. Er reicht vom Wert (sehr sauer) bis zum Wert (sehr basisch). Der Wert bezeichnet neutrale Lösungen. 3.3 Der chemische Hintergrund Löst man Säuren oder Basen in Wasser, so leiten diese Lösungen den elektrischen Strom. Dies ist ein Beweis dafür, dass vorhanden sind. Säuren sind Stoffe, die . Basen sind Stoffe, die . Chemie Seite 23