Arbeitsblatt: Chemie: Stoffeigenschaften

Natur – Mensch – Mitwelt Manuskript Chemie 1: Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Unterlagen für den Unterricht ste 2007 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS . 2 A. WAS IST CHEMIE? 3 WAS IST CHEMIE?. 3 B. GEFAHRENSYMBOLE UND GIFTKLASSEN. 5 GEFAHRENSYMBOLE . 5 GIFTKLASSEN 6 C. LABORGERÄTE 7 1. STOFFEIGENSCHAFTEN. 9 1.1. AGGREGATZUSTAND 9 1.2. TEMPERATUREN 10 1.3. STOFFEIGENSCHAFTEN 11 1.3.1. Farbe 11 1.3.2. Geruch 11 1.3.3. Geschmack 11 1.3.4. Dichte . 11 1.3.5. Leitfähigkeit . 11 1.3.6. Experiment 1: Stoffeigenschaften untersuchen 12 1.3.7. Stoffeigenschaften von Schwefel . 13 2. STOFFGEMISCHE. 14 2.1. HOMOGEN UND HETEROGEN 14 2.1.1. Homogene Gemische . 14 2.1.2. Heterogene Gemische 14 2.2. MISCHUNGEN IM TEILCHENMODELL . 15 2.2.1. Ergänze die Übersicht 16 2.3. AUFGABEN ZU HOMOGEN UND HETEROGEN . 17 2.4. ZUSAMMENFASSUNG – ORDNEN DER VERSCHIEDENEN STOFFE 18 2.5. GEMISCHE TRENNEN 19 2.5.1. Beispiele zu Trennverfahren im Alltag 21 2.5.2. Fraktioniermethoden basierend auf Grösse und Dichte 22 2.5.3. Fraktioniermethoden basierend auf dem Erhitzen. 23 2.5.4. Fraktioniermethoden basierend auf der gegenseitigen Anziehung . 24 2.6. ANWENDUNGSBEISPIEL TRINKWASSER AUS MEERWASSER . 25 2.7. ANWENDUNGSBEISPIEL KAFFEE 26 2.8. ZUSAMMENFASSUNG 27 2.9. PRAKTIKUM: TRENNUNG EINES SAND-EISEN-KOCHSALZ-GEMISCHES 28 2.9.1. Experiment 28 2.9.2. Destillation von Salzwasser. 30 Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -2- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden A. Was ist Chemie? Unser Einstieg in die Chemie erfolgt mit einem einfachen Experiment. Beschreibe zuerst einmal, was die Lehrkraft vorzeigt: 1. Die Lehrkraft zündet in einem Glas eine Kerze an. 2. In einem zweiten Glas wird ein Pulver mit einer Flüssigkeit überschüttet. Es beginnt zu schäumen. 3. Nun wird das Glas mit dem Schaum über die Kerze gegossen. Die Kerze erlischt. Was ist geschehen? Backpulver wird mit Essig überschüttet. Es gibt eine chemische Reaktion und als Produkt fällt CO2 (Kohlendioxid) an. Es beginnt zu schäumen. Da CO2 ein unsichtbares und schwereres Gas als Luft ist, kann man es umschütten und so die Kerze erlöschen. Was ist Chemie? Auftrag: Lies den folgenden Text aus der Wikipedia-Enzyklopädie und fasse ihn in 5-10 Sätzen zusammen. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -3- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Chemie aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie Die Chemie (Aussprache: [çemi] bzw. [kemi], fälschlich auch [ʃemi]; neueres Griechisch [çimia], wörtlich „[die Kunst der Metall-]Gießerei im Sinne von „Umwandlung; nähere Wortherkunft weiter unten) ist die Lehre vom Aufbau, Verhalten und der Umwandlung der Stoffe sowie den dabei geltenden Gesetzmäßigkeiten. Die Chemie entstand in ihrer heutigen Form als exakte Naturwissenschaft im 17. und 18. Jahrhundert allmählich aus der Anwendung rationalen Schlussfolgerns basierend auf Beobachtungen und Experimenten der Alchemie. Einige der ersten großen Chemiker waren Robert Boyle, Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, Joseph Louis Gay-Lussac, Joseph-Louis Proust, Marie und Antoine Lavoisier und Justus von Liebig. Bei chemischen Reaktionen werden Bindungen zwischen Atomen getrennt und neu gebildet, es findet also eine Stoffveränderung statt. Da die für die Chemie relevanten Eigenschaften der Atome fast ausschließlich in der Struktur ihrer Elektronen (Elektronenhülle) begründet liegen, können grundlegende Aufgabengebiete der Chemie auch als „Physik der äußeren Elektronenhülle betrachtet werden. Alle Eingriffe, die die Art des Stoffes (Stoff Substanz) unverändert lassen (z.B. Schmelzen, Erstarren), gehören zur Physik. Zur Kernphysik zählen Veränderungen am Atomkern. Allgemeines Die Chemie befasst sich mit den Eigenschaften der Elemente und Verbindungen, mit den möglichen Umwandlungen eines Stoffes in einen anderen, macht Vorhersagen über die Eigenschaften für bislang unbekannte Verbindungen, liefert Methoden zur Synthese neuer Verbindungen und Messmethoden um die chemische Zusammensetzung unbekannter Proben zu entschlüsseln. Obwohl alle Stoffe aus vergleichsweise wenigen „Bausteinsorten, nämlich aus etwa 80 bis 100 der 118 bekannten Elemente aufgebaut sind, führen die unterschiedlichen Kombinationen und Anordnungen der Elemente zu einigen Millionen sehr unterschiedlichen Verbindungen, die wiederum so unterschiedliche Materieformen wie Wasser, Sand, Pflanzen- und Tiergewebe oder PVC-Kunststoff aufbauen. Die Art der Zusammensetzung bestimmt schließlich die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stoffe und macht damit die Chemie zu einer recht umfangreichen Wissenschaft. Fortschritte in den verschiedenen Teilgebieten der Chemie sind oftmals die unabdingbare Voraussetzung für neue Erkenntnisse in anderen Disziplinen, besonders in den Bereichen Biologie und Medizin, aber auch im Bereich der Physik und der Ingenieurwissenschaften. Außerdem erlauben sie es häufig, die Produktionskosten für viele Industrieprodukte zu senken. Beispielsweise führen verbesserte Katalysatoren zu einem geringeren Energieverbrauch oder ein neuer, billigerer Reaktionsweg ersetzt einen alten. Für die Medizin ist die Chemie bei der Suche nach neuen Medikamenten und bei der Herstellung von Arzneimitteln unentbehrlich. Die Ingenieurwissenschaften suchen häufig je nach Anwendung nach maßgeschneiderten Materialien (leichte Materialien im Flugzeugbau, beständige und belastbare Baustoffe, hochreine Halbleiter.). Die Suche nach solchen, sowie deren Synthese ist eine der Aufgaben der Chemie. In der Physik werden z. B. zur Durchführung von Experimenten oft hochreine Stoffe benötigt, deren Herstellung spezielle Synthesemethoden erfordert. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -4- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden B. Gefahrensymbole und Giftklassen Gefahrensymbole Flaschen mit Chemikalien sind auch mit Symbolen versehen, welche etwas über die Gefährlichkeit des Inhaltes aussagen. Du musst die Bedeutung dieser Symbole kennen: Symbol Bedeutung Verhalten (sehr) giftig Vorsicht Augen- und Hautkontakt vermeiden, nicht einnehmen gesundheitsschädlich Augen- und Hautkontakt vermeireizend den, nicht einnehmen ätzend Augen- und Hautkontakt vermeiden radioaktiv so viel Abstand wie möglich halten, nicht in der Hosentasche aufbewahren explosionsgefährlich Vorsicht Anweisungen genau beachten hoch entzündlich leicht entzündbar Vorsicht im Umgang mit Feuer und Zündquellen. umweltgefährlich muss speziell entsorgt werden. Genaue Anweisungen beachten Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -5- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Giftklassen Neben den Gefahrensymbolen werden Stoffe auch noch in Giftklassen eingeteilt. Giftklasse Giftklasse 1 tödliche Dosis bis 5 mg/kg Farbe schwarzes Band Beispiel konz. Salzsäure Giftklasse 2 5 – 50 mg/kg schwarzes Band verdünnte Salzsäure Giftklasse 3 50 – 500 mg/kg gelbes Band Giftklasse 4 500 – 2000 mg/kg rotes Band Giftklasse 5 2000 – 5000 mg/kg rotes Band Putzmittel Tödliche Dosis: Die Mengen verstehen sich in Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht. Dabei treten schwere Gesundheitsschäden oder der Tod ein. Für einen Menschen von 70 kg Körpergewicht entspricht die Dosis der Giftklasse 1 nur etwa 1/3 Gramm!! Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -6- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden C. Laborgeräte Beim Experimentieren verwenden wir zum Teil neue Geräte, welche einen bestimmten Namen haben. Damit wir alle von den gleichen Gerätschaften sprechen, hier eine kleine Auflistung: Becherglas Erlenmeyerkolben Rundkolben Stehkolben Petrischale Porzellanschale Mörser m. Pistill Uhrglas Messpipette Polylöffel Messzylinder Standzylinder Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -7- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Trichter Bunsenbrenner Holzklammer Dreibein Spatel Reagenzgläser Tiegelzange Drahtnetz Pipette Wasserflasche Schmelz-Tiegel Schutzbrille Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -8- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 1. Stoffeigenschaften 1.1. Aggregatzustand In welchen Zustandsformen kann „Wasser auftreten? Eis (fest) Jeder Stoff kann diese Wasser (flüssig) drei Wasserdampf (gasförmig) Zustandsformen einnehmen. Sie heissen Aggregatzu- stände. Stelle die Aggregatzustände mit Hilfe des Teilchenmodells dar, indem du im vorgegebenen Schema die Teilchen als Kugelmodelle skizzierst! Beschrifte die Pfeile, indem du die jeweilige Zustandsänderung angibst! fest gasförmig flüssig Die Übergangspunkte zwischen den einzelnen Aggregatzuständen heissen: Übergang Name fest ÅÆ flüssig Schmelzpunkt flüssig ÅÆ gasförmig Siedepunkt Schmelz- und Siedepunkt sind für jedes Material unterschiedlich. Grundsätzlich kann jeder Stoff in den drei Aggregatzuständen vorkommen. Bei einigen Materialien aber nur unter ganz speziellen Bedingungen, welche in der freien Natur nicht existieren. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -9- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 1.2. Temperaturen Suche im Internet (www.wikipedia.ch www.chemie.de ) oder bei Encarta (!) die Antworten zu den folgenden Fragen: 1. Temperaturen werden entweder in C (Grad Celsius) oder in (Kelvin angegeben. Erläutere die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der beiden Temperaturskalen. Vergleiche. Die Skala „Celsius basiert auf dem Schmelz- bzw. Siedepunkt des Wassers. Der Unterschied wurde in 100 gleichgrosse Abschnitte eingeteilt. Der absolute Temperaturnullpunkt wurde dann mit -273C ermittelt. Die Kelvin-Skala beginnt beim absoluten Nullpunkt und steigt dann mit gleich grossen Abschnitten wie die Celsius-Skala. Celsius absoluter Nullpunkt Schmelzpunkt Wasser Siedepunkt Wasser Kelvin -273C 0C 100C 0K 273K 373K 2. Gibt es noch andere Temperaturskalen? Wenn ja, welche? Wo werden diese verwendet? Die Temperaturskala „Grad Fahrenheit wird vor allem in USA verwendet. 3. Gib die Schmelzpunkte und Siedepunkte der folgenden Stoffe an: Stoff Schmelzpunkt Siedepunkt Wasser 0C 100C Eisen Gold Kohlendioxid, CO2 Schwefel Sauerstoff Aluminium Alkohol (Ethanol) Kochsalz (Natriumchlorid) Salzwasser Blei Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -10- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 1.3. Stoffeigenschaften Die Stoffe, aus denen man Gegenstände herstellt, werden nach ihrem Verwendungszweck ausgewählt. Durchsichtiges Glas benötigt man als Fensterscheiben, harten und schlagfesten Stahl zur Herstellung von Werkzeugen. Weil Kunststoffe die Wärme schlecht leiten, setzt man sie als Isoliermaterial ein. Im Chemieunterricht arbeiten wir mit einer kleinen Auswahl von Stoffen. Von einigen Stoffen, die du in deiner Umgebung findest, kann man recht gut deren Eigenschaften untersuchen. Unsere Sinne sind es, mit denen wir im Alltag Stoffe erkennen und unterscheiden: Gold und Silber glänzen, haben aber verschiedene Farben. Ob die Salatsauce mit Essig oder mit Zitronensaft angerührt wurde, erkennt man schon am Geruch. Der süsse Geschmack es Tees verrät, dass er Zucker oder einen Süssstoff enthält. 1.3.1. Farbe Jeder Stoff hat eine charakteristische Farbe: Russ ist schwarz, Schwefel ist gelb. Es gibt aber viele verschiedene Stoffe mit der gleichen Farbe: Kreide, Mehl und Backpulver sind weiss. Die Farbe eines Stoffes reicht also häufig nicht aus, um ihn eindeutig zu bestimmen. 1.3.2. Geruch Besser als an der Farbe lässt sich ein Stoff an seinem typischen Geruch erkennen. Den Knoblauch in Speisen riecht man sofort. Die menschliche Nase arbeitet wie ein empfindliches Messgerät: Essigsäure nimmt sie noch wahr, wenn 1 Milliliter davon in 1000 Liter Luft enthalten sind. Schwefelwasserstoff, der aus faulen Eiern entweicht, riecht man noch, wenn 1 Milliliter auf 2 Millionen Liter Luft verteilt ist. Viele Stoffe sind für den Menschen aber geruchlos. Eisen, Wasser oder Erdgas lassen sich allein am Geruch nicht unterscheiden. Bei Erdgas kann das tödliche Auswirkungen haben. Darum wurde Gasflaschen ein stark riechendes Gas beigemischt. 1.3.3. Geschmack Der Mensch kann nur vier verschiedene Geschmacksqualitäten feststellen. Verschiedene Stoffe können die gleiche Geschmacksrichtung aufweisen (Zitrone und Essig). Da viele Stoffe giftig sein können, ist es gefährlich Stoffe anhand ihres Geschmackes zu identifizieren. 1.3.4. Dichte Eine der genauesten und sichersten Möglichkeiten einen Stoff zu identifizieren ist die Dichtebestimmung. Das Verhältnis von Masse zu Volumen heisst Dichte und ist für jeden Stoff charakteristisch. 1.3.5. Leitfähigkeit Wir unterscheiden die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit. Gute Wärme-, bzw. elektrische Leiter Schlechte Wärme-, bzw. elektrische Leiter Kupfer, Silber Glas, Holz, Kunststoff (allgemein alle Metalle) (die meisten Nicht-Metalle) Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -11- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 1.3.6. Experiment 1: Stoffeigenschaften untersuchen Jeder Stoff hat seine eigenen, speziellen Eigenschaften. Anhand der Eigenschaften kann ein Stoff eindeutig identifiziert werden. Arbeitsform Gefahren Sicherheit ddd Material Geräte: 3 kleine Bechergläser, Bunsenbrenner, Wasserflasche, Porzellanschale, Magnet, Spatel, Verbrennungslöffel, Tiegelzange, feuerfeste Unterlage Chemikalien: Natriumchlorid (Kochsalz), Alkohol (Spiritus), Eisennagel, Wasser Durchführung: 1. Bestimme als Erstes den Aggregatzustand, die Farbe und den Geruch der drei Stoffproben. 2. Gib in den Verbrennungslöffel etwas Kochsalz und untersuche die Brennbarkeit in der Flamme. 3. Um die Brennbarkeit des Alkohols zu testen, werden etwa 2 ml (20 Tropfen) in die Porzellanschale gegeben und mit einem Holzspan entzündet. 4. Mit der Tiegelzange kannst du den Eisennagel greifen und in die Brennerflamme halten. 5. Nun werden die Stoffproben mit einem Magneten untersucht. 6. Prüfe anschliessen die Löslichkeit aller Proben, indem du die Stoffprobe mit Wasser versetzt. Auswertung: 1. Trage deine Beobachtungsergebnisse in die Tabelle unter a) ein 2. Ergänze in der Tabelle unter b) Angaben zur Schmelz- und Siedetemperatur sowie der Dichte der verschiedenen Stoffe. Nutze dafür ein Nachschlagewerk (Buch, Internet). Entsorgung: Wascht alle Gefässe und Instrumente sauber aus. Alle verwendeten Chemikalien können ohne Bedenken im Ausguss entsorgt werden. Die Eisennägel werden in der Schachtel gesammelt. Stoffproben Kochsalz Alkohol Eisen a) experimentell untersuchte Eigenschaften Aggregatzustand bei 20C Farbe Geruch Brennbarkeit magnetisches Verhalten Löslichkeit in Wasser b) Eigenschaften aus einer Tabelle Schmelztemperatur Siedetemperatur Dichte Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -12- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 1.3.7. Stoffeigenschaften von Schwefel Schwefel ist ein sehr bekannter Stoff, weil er eine auffällige Farbe besitzt. Wir wollen seine Eigenschaften zusammentragen: Eigenschaft Zustandsform, Aggregatzustand Farbe Kristallform Geruch Verformbarkeit elektrische Leitfähigkeit Löslichkeit Schmelztemperatur Siedetemperatur Dichte Verhalten beim Erhitzen Brennbarkeit Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -13- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2. Stoffgemische 2.1. Homogen und heterogen In den seltensten Fällen besteht ein Gegenstand aber aus ein und demselben Stoff. Wir sprechen von einem Stoffgemisch. Wir unterscheiden homogene und heterogene Stoffgemische. 2.1.1. Homogene Gemische Ein Gemisch ist dann homogen, wenn die einzelnen Bestandteile mit optischen Hilfsmitteln nicht voneinander unterscheidbar sind. Definition: Verteilungsmittel: Feststoff Flüssigkeit Bezeichnung Legierung Lösung Messing Zuckerwasser fest Beispiele Lösung Bezeichnung flüssig Branntwein Beispiele gasförmig Gas Bezeichnung feste Lösung Lösung Gasgemisch Beispiele Wasserstoff in Platin Mineralwasser Luft 2.1.2. Heterogene Gemische Ein Gemisch ist dann heterogen, wenn die einzelnen Bestandteile mit optischen Hilfsmitteln voneinander unterscheidbar sind. Definition: Verteilungsmittel: fest Feststoff Flüssigkeit Gas Gemenge Suspension Rauch (Aerosol) Granit Orangensaft Grillfeuer, Tabakrauch Bezeichnung feuchter Stoff Emulsion Nebel Beispiele feuchter Sand Milch Wolke Bezeichnung poröser Stoff Schaum Aktivkohle Badeschaum Bezeichnung Beispiele flüssig gasförmig Beispiele Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -14- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.2. Mischungen im Teilchenmodell Die Bestandteile von Stoffgemischen können fest, flüssig oder gasförmig sein. Das zeigt auch die Übersicht unten. In einem homogenen Gemisch sind – wie du bereits weisst – die Bestandteile so fein und gleichmässig miteinander vermischt, dass sie nicht voneinander zu unterscheiden sind (man spricht nur von einer Phase). Bei heterogenen Gemischen kann man viele der Bestandteile deutlich unterscheiden (verschiedene Phasen). Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -15- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.2.1. Ergänze die Übersicht Suspension Beispiel: Wasserfarbe heterogen Legierung Beispiel: Beispiel: Rauch Beispiel: Luft Beispiel: Beispiel: Lösung Beispiel: Beispiel: Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Beispiel: Seite -16- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.3. Aufgaben zu homogen und heterogen 1. Wodurch unterscheiden sich „homogene von „heterogenen Gemischen? 2. Wodurch unterscheiden sich Rauch, Nebel und Aerosol voneinander? 3. Wodurch unterscheidet sich Schaum von einem Nebel? 4. Ordne die folgenden Modellzeichnungen einen Gemischtyp zu. Bei homogenen Gemischen lassen sich die einzelnen Bestandteile mit optischen Hilfsmitteln nicht unterscheiden. Bei heterogenen Gemischen lassen sich die einzelnen Bestandteile mit optischen Hilfsmitteln unterscheiden. Rauch: Gas – Feststoff Nebel: Gas – Flüssigkeit Aerosol Rausch Schaum: Verteilungsmedium Flüssigkeit Nebel: Verteilungsmedium Gas : Rauch (heterogenes Gemisch) : Lösung (homogenes Gemisch) : Gasgemisch (homogen) 5. Zeichne eine Modellvorstellung für einen Schaumstoff. 6. Benenne folgende Gemische (Art und Bezeichnung) Wolken Schwamm Salatsauce Majonäse Haarspray Champagner Stahl Hautcrème Autoabgase Bronze Asche Apfelsaft Brausepulver Meerwasser Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 het. (Nebel) het. (poröser Stoff) het. (Emulsion) het. (Emulsion) het. (Rauch) hom (Lösung) hom (Legierung) hom (Lösung) het (Rauch) hom (Legierung) het (Gemenge) hom (Lösung) het (Gemenge) hom (Lösung) Seite -17- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.4. Zusammenfassung – Ordnen der verschiedenen Stoffe (NaCl) Stoffe Molekül (H2O) Molekül (O2), (CL2) Nichtmetall (Ne), (He) (Fe), (Au) Die obenstehende Tabelle zeigt einen Überblick über die Einordnung der Stoffe. Auftrag Wörter (grau) Wörter (weiss) Auftrag 1 Auftrag 2 Begriffe ins Schema einordnen Edelgas – Metall – Element – Ion – Chemische Verbindung – heterogen – homogen – Reiner Stoff – Stoffgemisch Chlor (Cl2) – Wasser (H20) – Sauserstoff (O2) –Kochsalz (NaCl) – Helium (He) – Eisen (Fe) – Gold (Au) – Luft – Blut – Neon (Ne) Trage die Lösungswörter (grau) richtig in die bestehenden grauen Felder ein Trage die Lösungswörter (weiss) als Beispiele der grauen Kastenüberschriften ein die weissen Felder ein. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -18- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.5. Gemische trennen Während die Herstellung von zumindest heterogenen Gemischen meistens sehr einfach ist, benötigt die Trennung von Gemischen meistens sehr viel Zeit und technische Hilfsmittel. Die Trennung von Gemischen und die Isolierung von reinen Stoffen sind sehr wichtige Verfahren in der Chemie. Wie nennt man Trennverfahren in der Chemie? Fraktioniermethoden Gemisch von A, und Reine Stoffe Jeder reine Stoff ist etwas Einmaliges, ein Individuum, und hat als solches ganz besondere Eigenschaften. Die reinen Stoffe A, und unterscheiden Schmelzpunkt (Smp.) oder sich zum Beispiel im im Siedepunkt (Sdp.), in der Farbe, in der elektrischen Leitfähigkeit oder in der Wasserlöslichkeit. Der reine Stoff hat demnach andere Eigenschaften als und C, andere als und usw. Welches Verfahren zur Trennung eines bestimmten Gemisches geeignet ist, hängt von den Eigenschaften der Bestandteile ab. Erst die verschiedenen Eigenschaften ermöglichen es, ein Gemisch sauber zu trennen. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -19- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Arbeitsauftrag Überlege und notiere dir, wie folgende Gemische getrennt werden können. Welche Eigenschaften werden dabei ausgenutzt? Ergänze die Liste mit zwei eigenen Beispielen. Gemisch Trennverfahren Ausnutzung Eigenschaft Gemenge: Kies und Gold Salz und Sand Suspension: Orangensaft Wasser und Eisenspäne Emulsion: Milch Rauch Russpartikel in Luft Lösung: Salzwasser Alkohol und Wasser Kaffeearomen Filzstiftfarben Gasgemisch: Schutzmaske Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -20- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.5.1. Beispiele zu Trennverfahren im Alltag Überlege dir, wie ein Gemisch (Suspension) von Wasser und Sand getrennt werden kann. Es gibt zwei unterschiedliche Möglichkeiten. Wie kann man aus einem Gemisch von Kochsalz und Sand das Salz herausgewinnen? Goldwäscher versuchen, im Sand und Schlamm bestimmter Flüsse Gold zu finden. Beschreibe, wie sie vorgehen. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -21- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.5.2. Fraktioniermethoden basierend auf Grösse und Dichte Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -22- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.5.3. Fraktioniermethoden basierend auf dem Erhitzen Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -23- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.5.4. Fraktioniermethoden basierend auf der gegenseitigen Anziehung Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -24- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.6. Anwendungsbeispiel Trinkwasser aus Meerwasser Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -25- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.7. Anwendungsbeispiel Kaffee Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -26- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.8. Zusammenfassung Gemische lassen sich nur dann trennen, wenn sich die einzelnen Stoffe in einer der zur Trennung genutzten Eigenschaft genügend stark unterscheiden. Wähle von den folgenden Eigenschaften eine aus, die für das so genannte Trennverfahren geeignet ist: Siedetemperatur Schmelztemperatur Dichte Teilchengrösse Haftfähigkeit Löslichkeit Magnetisierbarkeit Ordne jedem Trennverfahren ein Beispiel zu und ergänze die Übersicht mit weiteren dir bekannten Trennverfahren. Trennverfahren ausgenutzte Eigenschaft Beispiel für ein zu trennendes Gemisch Sedimentation Zentrifugation Filtration Sieben Eindampfen Destillation Chromatographie Adsorption Magnettrennung Extraktion Verdunstung Ausschmelzen Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -27- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.9. Praktikum: Trennung eines Sand-Eisen-Kochsalz-Gemisches 2.9.1. Experiment Arbeitsform Gefahren Sicherheit ddd Material Geräte: Dreifuss, Drahtnetz, Gasbrenner, 2 Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Petrischale, Trichter, Erlenmeyerkolben, Spritzflasche, Uhrglas, Stopfen, 3 Filterpapiere, Magneten, Spatel, Abdampfschale, Gemisch Chemikalien: Sand-Eisen-Kochsalz-Gemisch Durchführung: 1. Entwickle selbstständig einen Experimentierplan zur Tennung eines SandEisen-Kochsalzgemisches und notiere deine Vorgehensweise stichpunktartig. Wähle die dafür benötigten Geräte aus den oben genannten Materialien aus. Am Ende deines Versuches sollen alle Bestandteile einzeln und sauber getrennt, möglichst ohne Verluste, vorliegen. 2. Trenne nach deiner Arbeitsanweisung das Gemisch. Entsorgung: Wascht alle Gefässe und Instrumente sauber aus. Alle verwendeten Chemikalien können ohne Bedenken im Ausguss entsorgt werden. Auswertung 1: Gib die Eigenschaften an, die zur Trennung der jeweiligen Bestandteile ausgenutzt wurden: Eisen Sand Kochsalz Auswertung 2: Nenne Stoffeigenschaften, mit denen sich die isolierten Bestandteile eindeutig identifizieren lassen. Eisen Sand Kochsalz Zusatzfrage: Ist die Reihenfolge der einzelnen Trennverfahren beliebig austauschbar? Begründe deine Antwort. Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -28- Schulzentrum Längenstein GU 9 Experimentierplan NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden Notiere hier deine Versuchsanordnung und deinen Experimentierplan: Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -29- Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Chemie Stoffeigenschaften und Fraktioniermethoden 2.9.2. Destillation von Salzwasser Manuskript Chemie 1 Schüler 1; ste 2007 Seite -30-