2.2 Vom Steinsalz zum Kochsalz. Erlenmeyerkolben (Enghals, 250 ml), Trichter, Becherglas (250 ml), Spatellöffel, Rundfilter,

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1 2.2 Vom Steinsalz zum Kochsalz B1 Steinsalz twa 70 % der Weltproduktion des Kochsalzes wird aus Steinsalz gewonnen, der Rest aus Meersalz. Steinsalz enthält in der Regel Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, bevor das Kochsalz, z.b. zum Salzen der Suppe, eingesetzt werden kann. Du bekommst von deiner Lehrerin oder deinem Lehrer einen Steinsalz- Brocken. Wenn kein Steinsalz vorhanden ist, kann auch ein Gemisch aus Kochsalz und Sand verwendet werden. s ist deine Aufgabe, reines Kochsalz zu gewinnen. Dazu erhältst du die folgenden Geräte und Materialien. Geräte und Materialien: Schutzbrille, Pinzette, Reibschale mit Pistill, Steinsalz oder Gemisch aus Kochsalz und Sand, Lupe, rlenmeyerkolben (nghals, 250 ml), Trichter, Becherglas (250 ml), Spatellöffel, Rundfilter, Dreifuß mit Keramik-Drahtnetz, Glasstab, Gasbrenner, Abdampfschale, Tiegelzange, destilliertes Wasser 1 Plane den Versuch, führe ihn durch und fertige ein Versuchsprotokoll in deinem Heft an. 2 Beschreibe und erläutere die grundlegenden Trennverfahren, die du eingesetzt hast. Benenne auch die igenschaften der Stoffe, die du dazu genutzt hast. Die folgenden Begriffe können dir beim Lösen dieser Aufgabe nutzen: löslich, unlöslich, sedimentieren, dekantieren, filtrieren. Salz ist in Wasser löslich. Gestein und Sand sind unlöslich, sie setzen sich im Wasser ab, sie sedimentieren. Die Lösung mit fein verteilten, unlöslichen Bestandteilen wird vom Bodensatz dekantiert und filtriert. Die Salzlösung wird eingedampft. Das Wasser hat eine niedrigere Siedetemperatur als das Kochsalz. Durch Sedimentieren erfolgt eine grobe Trennung unlöslicher fester Stoffe von einer Flüssigkeit. Durch Filtriern können unlösliche feste Stoffe von gelösten Bestandteilen getrennt werden. 48 Vom Kochsalz zur Ionenbindung

2 2.8 Die lementgruppe der rdalkalimetalle Calcium gehört zu den rdalkalimetallen. 1 rgänze mithilfe der Tabelle aus dem Anhang die fehlenden Angaben zu den rdalkalimetallen. rdalkalimetall Zeichen für das Atom Atommasse in u Dichte in g/cm 3 Schmelztemperatur in C Siedetemperatur in C Magnesium Mg 24,3050 1, Calcium Ca 40,078 1, Strontium Sr 87,62 2, Barium Ba 137,327 3, Die Alkalimetalle sind ungewöhnliche Metalle, sie reagieren z.b. heftig mit Wasser. Was passiert, wenn man das Metall Calcium zu Wasser gibt? Geräte, Materialien und Chemikalien: Schutzbrille, Gasbrenner, große Kristallisierschale, Pinzette, Bromthymolblau-Lösung, Calciumkörner, destilliertes Wasser, Reagenzglas. Durchführung: a) Fülle ein Reagenzglas vollständig mit dest. Wasser. Verschließe das Reagenzglas mit dem Daumen und stülpe es mit der Öffnung nach unten in die zu etwa zwei Dritteln mit Wasser gefüllte Kristallisierschale. Halte das Reagenzglas mit einer Hand fest. b) Bringe ein Calciumkorn mit der Pinzette unter das Reagenzglas. Wiederhole diesen Vorgang so oft, bis das Reagenzglas mit Gas gefüllt ist. Halte das Reagenzglas mit dem Gas an die Brennerflamme. c) Gib einige Tropfen Bromthymolblau-Lösung in die Kristallisierschale. Auswertung: Notiere deine Beobachtungen. Beschreibe und deute deine Beobachtungen. Die Calciumkörner verschwinden. Gasblasen verdrängen das Wasser aus dem Reagenzglas. Das Gas entzündet sich. Die Flüssigkeit wird bei Zugabe der Bromthymolblau- Lösung blau. Calcium reagiert mit Wasser zu einer alkalischen Lösung und einem brennbaren Gas. 56 Vom Kochsalz zur Ionenbindung

3 2.9 Die Flammenfärbung verrät ein Alkali- oder rdalkalimetall Verbrennt man Alkalimetalle, rdalkalimetalle oder ihre Verbindungen in der Brennerflamme, so zeigen sich charakteristische Flammenfärbungen, die zum Nachweis der jeweiligen lemente dienen können. Geräte, Materialien und Chemikalien: Schutzbrille, Lithiumchlorid, Gasbrenner, Natriumchlorid, Stativ, Kaliumchlorid, Doppelmuffe, Calciumchlorid, Universalklemme, Speisesalz, Becherglas (100 ml), Backpulver, 7 Uhrgläser, unbekannte Alkali- oder 2 Magnesiastäbchen, rdalkalimetallverbindung, Cobaltglas, Salzsäure (c = 2 mol/l). Tropfpipette, Durchführung: a) Spanne den Gasbrenner wie in der Abbildung dargestellt ein. b) Tauche ein Magnesiastäbchen in die verdünnte Salzsäure im Becherglas und glühe das Stäbchen in der rauschenden Brennerflamme so lange aus, bis die Flamme nicht mehr gefärbt ist. c) Tauche dann das abgekühlte Magnesiastäbchen noch einmal kurz zum Befeuchten in die Salzsäure und tupfe es auf die Kristalle der Probe. Halte nun das Stäbchen mit der Stoffprobe etwas oberhalb des hellblauen Innenkegels der rauschenden Brennerflamme. Beobachte die Flammenfärbung und notiere die Farbe. d) Betrachte die Flamme auch durch das Cobaltglas. e) Reinige das Magnesiastäbchen vor jeder Untersuchung einer neuen Probe durch intauchen in die Salzsäure und Ausglühen. Die Spitze des erkalteten Magnesiastäbchens kann auch nach mehrmaligem Gebrauch abgebrochen werden. Tausche die Salzsäure gelegentlich aus. Auswertung: 1. Trage die Farben der Flammen in die Zeichnungen ein. Lithiumchlorid Natriumchlorid Kaliumchlorid Calciumchlorid Speisesalz Backpulver unbek. Verbindung rot gelb violett orange gelb gelb? 2. Welche Alkali- oder rdalkali-lemente sind in den Verbindungen des Speisesalzes des Backpulvers oder der unbekannten Alkali- oder rdalkalimetall-verbindung? Im Speisesalz und Backpulver sind Natrium-Verbindun gen. Die unbekannte Verbindung kann eine Alkalimetall- oder eine Calcium-Verbindung sein. 3. Welche Wirkung hat das Cobaltglas? Durch das Cobaltglas wird das gelbe Licht verschluckt. Vom Kochsalz zur Ionenbindung 57

4 2.17 Das nergiestufenmodell der Atomhülle Zum Bau der Atomhülle und des Atoms gibt es unterschiedliche Vorstellungen, unterschiedliche Modelle. s gibt jeweils nicht das Modell, sondern mehrere, wobei jedes auf seine Art und Weise ein bisschen mehr zum Verständnis verschiedener chemischer Fragestellungen beiträgt. in weiteres Modell der Atomhülle ist das nergiestufenmodell. 1 In Kap hast du das Schalenmodell der Atomhülle kennengelernt. Die genaue Position eines einzelnen lektrons zu einem gewissen Zeitpunkt kann man nicht bestimmen. Da die Schalen unterschiedlich groß sind, gibt es allerdings einen Zusammenhang zwischen dem durchschnittlichen Abstand eines lektrons vom Atomkern und der Schalennummer. Je größer die Nummer der Schale, umso weiter ist ein lektron, das sich in der Schale befindet, vom Atomkern entfernt. Beschrifte die Skizze. Atomkern 1. Schale 2. Schale 3. Schale 2 Die lektronen sind negativ geladen, der Atomkern dagegen positiv. Die lektronen werden folglich vom Atomkern angezogen. Die lektronen fallen aber nicht irgendwann in den Atomkern. Daher müssen sie eine bestimmte eigene nergie besitzen, um sich der Anziehung durch den Kern zu entziehen und sich frei in ihrer Schale bewegen zu können. Je weniger nergie ein lektron besitzt, umso weniger weit kann es sich vom Atomkern entfernen. ine geringe nergie bedeutet also, dass sich das lektron in einer der inneren Schalen befinden muss. Anhand dieser Überlegungen lässt sich jeder Schale eine nergiestufe zuordnen. lektronen auf der 1. Schale haben im Durchschnitt die geringste nergie. Die 1. Schale entspricht somit der niedrigsten nergiestufe. Die 2. Schale entspricht der nächst höheren nergiestufe usw. a) Vervollständige die Abbildung mit den nergiestufen. H (1 e ) He (2 e ) Li (3 e ) Be (4 e ) B (5 e ) C (6 e ) N (7 e ) O (8 e ) F (9 e ) Ne (10 e ) Na (11 e ) Mg (12 e ) Al (13 e ) Si (14 e ) P (15 e ) S (16 e ) Cl (17 e ) Ar (18 e ) b) in Calcium-Atom hat folgende lektronenanordnung: 1. Schale: 2 e-, 2. Schale: 8 e-, 3. Schale: 8 e-, 4. Schale: 2 e-. Zeichne das nergiestufenmodell der Atomhülle. 70 Vom Kochsalz zur Ionenbindung

5 2.21 Bildung von Natriumchlorid aus den elementaren Stoffen Natrium und Chlor reagieren nach dem rwärmen heftig unter Abgabe von Licht und Wärme zu Natriumchlorid. Die Reaktion lässt sich in gedachte Teilschritte zerlegen, die im folgenden Schema dargestellt sind. 1 Trage die folgenden Begriffe in die schematische Darstellung ein: Natrium-Atome, Chlor-Atome, Chlor- Moleküle, Natrium-Ionen, Chlorid-Ionen, Natrium-Atomverband, Natriumchlorid-Ionenverband. Natrium- Atomverband Natrium- Atome Natrium- Ionen Chlor- Moleküle Chlor- Atome Chlorid- Ionen Natriumchlorid- Ionenverband 2 rläutere, wodurch sich ein Natrium-Atom von einem Natrium-Ion und ein Chlor-Atom von einem Chlorid- Ion unterscheidet. in Natrium-Ion hat ein lektron weniger als ein Natrium- Atom. s ist positiv geladen (Kation). in Chlorid-Ion weist ein lektron mehr auf als ein Chlor-Atom. s ist negativ geladen (Anion). 3 Welches Atom weist die gleiche lektronenanordnung wie ein Natrium-Ion und welches Atom weist die gleiche lektronenanordnung wie ein Chlorid-Ion auf? rkläre. in Argon-Atom weist die gleiche lektronenanordnung wie ein Chlorid-Ion auf, ein Neon-Atom wie ein Natrium-Ion. Die Ionen erhalten durch Abgabe/Aufnahme eines lektrons die stabile delgasschale. 4 rläutere, wodurch der Natriumchlorid-Ionenverband zusammengehalten wird. Der Ionenverband wird durch die Anziehung entgegengesetzt geladener Ionen zusammengehalten (Ionenbindung). 74 Vom Kochsalz zur Ionenbindung

6 Durchblick Zusammenfassung und Übung 1 rgänze die fehlenden Angaben im Text. Der Kern eines Atoms ist aus Protonen und Neutronen (mit Ausnahme des Wasserstoff-Atoms) aufgebaut. In der Hülle befinden sich die lektronen. Diese lementarteilchen unterscheiden sich in ihrer Ladung und Masse. Alle Atome eines lements haben die gleiche Anzahl von lektronen und Protonen, sie stimmt mit der Ordnungszahl überein. Die Masse eines lektrons ist sehr klein, sie kann deshalb bei der rmittlung der Gesamtmasse vernachlässigt werden. 2 rmittle die fehlenden Angaben und trage diese in die Lücken ein. Name Zeichen Ordnungszahl Zahl der Protonen Zahl der Neutronen Zahl der lektronen Lithium-Ion Li Fluor-Atom F Chlorid-Ion Cl Kalium-Ion K Sulfid-Ion S Gold-Atom Au Atommasse in u 3 in Atom eines lements hat 12 lektronen und die Atommasse 24 u. a) Zeichne in die Schalen die lektronen als Punkte ein. b) Um welches lement handelt es sich? Trage das Zeichen in das vorgegebene Schema ein und ergänze außerdem die fehlenden Angaben. Schalenmodell Massenzahl 24 II. Hauptgruppe Mg lementsymbol Periode Ordnungszahl 4 Gib die Teilchensorte (Atome, Ionen, Moleküle) an, aus der die folgenden Stoffe bestehen: Stickstoff: Moleküle Calciumoxid: Ionen Neon: Atome 78 Vom Kochsalz zur Ionenbindung