GRUNDWISSEN CHEMIE 9. KLASSE (sg)

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1 GRUDWISSE CEMIE 9. KLASSE (sg) (LS Marquartstein Juli 2009) 2009 Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 1

2 I. Stoffe und Reaktionen: Physikalische Vorgänge sind begleitet von Energieumwandlungen (Wärme- Licht- elektrische Energie mechanische Energie). Grundprinzip Trennung in Stoffebene ( mit ilfe kleinster Teilchen). ) und Teilchenebene (Erklärung Chemische Reaktionen sind begleitet von Stoffveränderung und Energieumsatz. Stoffebene (Aggregatzustände: s, l, g) Verbindungen Salze (imeme); Teilchenebene - Ionen: Anionen (ime) und Kationen (Me); Ionenbindung Beispiele z.b. Silberchlorid; AgCl z.b. Chrom(III)-oxid; Cr 2 3 z.b. Kaliumoxid; K 2 z.b. Schefeltrioxid; S 3 Reinstoff Molekulare Verbindungen (imeime) Moleküle: Atombindung z.b. Ammoniak; 3 z.b. Wasser; 2 ichtmetalle Moleküle: Atombindung z.b. Fluor; F 2 z.b. Xenon; Xe Stoffe Elemente Atome Metalle Legierung Atome : (Metallbindung) z.b. Aluminium; Al z.b. Messing; Cu/Zn Stoffgemisch Suspension, Emulsion, Rauch, ebel, Lösung... Trennverfahren schwache Anziehungskräfte 2009 Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 2

3 - Grundwissen der 9. Klasse (sg) Chemie Kräfte in der Chemie: ur so kann der Unterschied auf Teilchenebene zwischen Gemischen und Verbindungen klar werden! Starke chemische Bindungen bei den Salzkristallen Ionenbindungen (= elektrostatische Anziehungskräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen), bei Molekülen Atombindungen (= Elektronenpaarbindungen) und bei Metallen/Legierungen Metallbindungen. Schwache Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen (Atomen, Molekülen...). Reaktionstypen: Analyse, Synthese und komplizierter. II. Energiebeteiligung Reaktionsenergie: ΔE i = E i (Produkte) E i (Edukte). Endotherme Reaktion ΔE i > 0 (Energie muss von außen zugeführt werden) Exotherme Reaktion ΔE i < 0 (Energie wird frei bzw. abgegeben). Energiediagramm einer endothermen Reaktion innere Energie Edukt Aktivierungsenergie (E A ) Produkt Reaktionsenergie (ΔE i ) Zeit Aktivierungsenergie (E A; Energie benötigt für Start einer Reaktion) und Katalysator (senkt E A und beschleunigt so die Reaktion). III. Formeln und Reaktionsgleichungen Gewusst wie: Massenerhaltung! Wertigkeit, Index, Koeffizient Molekülformel molekularer Verbindungen und ableiten von Atombindungen im Molekül (Wertigkeit) Mg 2 Cl MgCl Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 3 2 Verhältnisformel von Salzen und ableiten der Ionenladung (Wertigkeit)

4 IV. Atombau und PSE Edelgasregel = ktettregel Me ime Bohrsche Atommodell: ukleonen (Protonen und eutronen) im Kern und Elektronen verteilt auf Bahnen bzw. Energiestufen (= Energieniveaus). Im PSE sind Atomarten nach steigender Protonenzahl angeordnet, so dass die Elemente mit gleicher Anzahl der Außenelektronen (=Valenzelektronen) in den auptgruppen untereinander (ähnliche chemische Eigenschaften: Akali-, Erdalkalimetalle... alogene und Edelgase) und in den Perioden (1,2,3...) entsprechend ihrer Valenzschale (= äußerste besetzte Schale) stehen. 2- Valenzstrichschreibweise: Doppelbindung Dreifachbindung V. Salze, Metalle und molekulare Verbindungen Mg 2 Freies Elektronenpaar Einfachbindung = Atombindung = Elektronenpaarbindung 16 8 e Edelgasregel (=ktettregel) Die Atome von Molekülen und Ionen streben nach stabiler Edelgaskonfiguration! Donator-Akzeptor-Prinzip z.b. Salzbildung: Metalle geben Elektronen ab (e - -Donator) und ichtmetalle nehmen Elektronen auf(e - -Akzeptor). a) Salze: Redoxreaktion (=Elektronenübertragungsreaktion) bei der Salzbildung laufen zwei Teilreaktionen ab, die xidation = Elektronenabgabe (historisch und hilfreich Sauerstoffaufnahme) und die Reduktion (= Elektronenaufnahme). Reaktionsgleichung: 2 a(s) Cl 2 (g) 2 acl(s) Reduktion Cl 2 a 2 a 2e - Cl 2 e - 2 Cl xidation Salze bestehen aus Metallkationen (positive geladene Ionen) und ichtmetallanionen (negativ geladene Ionen). Im Ionengitter (= Kristallgitter) des Kristalls wirken zwischen den entgegengesetzt geladenen Ionen Ionenbindungen (elektrostatische 2 2- Anziehungskräfte). b) Metalle: Zwischen den entgegengesetzt geladenen Metallkationen auf festen Metallgitterplätzen und den frei beweglichen Elektronen (Elektronengas) wirken elektrostatische Anziehungskräfte (= Metallbindungen). c) Molekulare Verbindungen: In Molekülen sind ichtmetallatome über gemeinsame Elektronenpaare (= Atombindung = Elektronenpaarbindung) miteinander verbunden. Die Anziehung beruht auf der elektrostatischen Anziehung zwischen gemeinsamem Elektronenpaar (bindendes Elektronenpaar; negative Teilladung) und den Atomkernen (positive Ladungen) Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 4 Mg

5 Beispiele omenklatur: atriumhydrid a Magnesiumiodid MgI 2 (-fluorid, -chlorid, -bromid) Lithiumnitrid Li 3 Aluminiumsulfid Al 2 S 3 Eisen(II)-oxid Fe Distickstofftetraoxid 2 4 Als Element zweiatomige Moleküle: 2, 2, 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 Wichtige achweisreaktionen: Glimmspanprobe 2 Knallgasprobe 2 Kalkwasser C 2 VI. Quantitative Aspekte chemischer Reaktionen Ein Mol ist die Einheit der Stoffmenge n. In der Stoffmenge n = 1 mol eines jeden Stoffes sind immer genau 6, Teilchen enthalten. Avogadro-Konstante: A = 6, /mol ( 6, Teilchen sind pro Mol enthalten ) Molares Volumen: V m = 24 l/mol (gilt nur für Gase!!!) Molare Masse z.b. M( 2 ) = 2,0 g/mol ( ein Mol Wasserstoff entspricht der Masse von 2,0 g ); M(a) = 23,0 g/mol; M( 2 ) = 18,0 g/mol Formeln siehe Formelsammlung!!! Anzahl der Teilchen (X) n(x) = V(X) V m Volumen des Gases V(X) in l (X) = n(x) A Stoffmenge n(x) in mol n(x) = m(x) M(X) Konzentration c des gelösten Stoffes X in mol/l n(x) c(x) = V(Lös) Masse m(x) in g 2009 Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 5

6 Stöchiometrisches Rechnen: Auf der Grundlage chemischer Gleichungen lassen sich die Stoffmenge n, die Masse m und das Volumen V berechnen. Dabei kann das folgende Schema verwendet werden: Erhitzt man 3,5 g schwarzes Silberoxid scharf mit dem Bunsenbrenner, so entsteht ein silbrig glänzender Stoff und es bildet sich ein Gas (positive Glimmspanprobe). Berechne das dabei gebildete Gasvolumen in Litern! 1. Gegeben m(ag 2 ) = 3,5 g und gesucht V( 2 ) 2. Die Reaktionsgleichung aufstellen: 2 Ag 2 (s) 4 Ag (s) 2 (g) 3. Das Stoffmengenverhältnis notieren: n( 2 ) / n(ag 2 ) = 1 / 2 4. Die Verhältnisgleichung nach der gesuchten Größe auflösen und die gesuchte Größe berechnen Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 6

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