Stoffe und ihre Eigenschaften

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1 Stoffe und ihre Eigenschaften 1.) Welche Stoffeigenschaften kennen Sie? Zählen Sie auf. Aussehen, Geruch, Geschmack, Verformbarkeit, elektr. LF, Magnetismus, Härte, Verhalten beim Erhitzen, Brennbarkeit; Dichte 2.) Nennen Sie je zwei Stoffe, welche sich in den oben genannten Eigenschaften unterscheiden, und erklären Sie, warum diese sich anhand dieser Eigenschaft unterscheiden lassen. Eisen und Holz: Aussehen (metallisch, braungelb), Geruch (nicht so gut zu unterscheiden), Geschmack (?), Verformbarkeit (verformbar, spröde), elektr.lf (ja, nein), Magnetismus (ja, nein), Härte (beide weich), Verh.b.Erh. (schmilzt, verkohlt), Brennbarkeit (brennt früher), Dichte 3.) Aufgrund welcher Eigenschaften können die nachstehenden Stoffe unterschieden werden? Zählen Sie jeweils drei auf und erklären Sie kurz warum. a.) Wasser & Eisen Dichte (Eisen grösser als Wasser), Verhalten b. Erhitzen (Wasser verdampft, Eisen schmilzt), Aussehen (durchsichtig, metallisch) b.) Sauerstoff & Wasser Aggregatzustand (gasförmig, flüssig), Aussehen (unsichtbar, sichtbar), Verhalten b. Erhitzen (nichts, verdampft) c.) Plastik & Glas Verh.b.Erhitzen (russt, chemisch / schmilzt, physikalisch), verformbarkeit (biegsam, spröde), Härte (grösser bei Glas) 4.) Warum muss bei der Unterscheidung von Stoffen dies immer bei den gleichen Bedingungen geschehen? Weil die Theorie für Normbedingungen ausgelegt ist. 5.) Warum sollten keine Stoffe auf deren Geruch geprüft werden? Weil dies giftig sein kann / narkotisierend 6.) Um welchen Stoff könnte es sich bei den nachstehend aufgeführten Steckbriefen jeweils handeln? a.) schwarz, gute elektrische Leitfähigkeit, fest, matt, spröde Graphit b.) fest, gute elektrische Leitfähigkeit, verformbar, nicht magnetisch, bräunlich Kupfer 7.) Stellen Sie für die nachstehenden Stoffe einen möglichst kompletten Steckbrief zusammen. a.) Essig Geschmack: sauer, Geruch: beissend; elektr.lf: nein, Magnetismus: nein, Brennbarkeit: nein, Löslichkeit in Wasser: ja b.) Schwefel geschmacks- und geruchlos, Farbe: hellgelb, Härte: spröde,.

2 Trennmethoden 1.) Was ist der Unterschied zwischen einem Reinstoff und einem Stoffgemisch? Reinstoff ist einheitlich aufgebaut, Stoffgemische bestehen aus verschiedenen Stoffen => uneinheitlich 2.) Welche verschiedenen Stoffgemische kennen Sie. Teilen Sie ein in homogene und heterogene Stoffgemische und geben Sie nachher für jede Möglichkeit mindestens ein klärendes Beispiel an. Homogen: Lösung (z.b. Kochsalz in Wasser) / heterogen: Gemenge (z.b. Sand + Salz), Suspension (z.b. Sand in Wasser), Emulsion (z.b. Milch), Nebel, Rauch, Schaum. 3.) Teilen Sie die nachfolgenden Stoffgemische ein. a.) Holz Gemenge b.) Sirup Lösung c.) Wasser aus dem Hallenbad Suspension / Emulsion / Lösung d.) Salz in Wasser Lösung e.) Zu viel Salz in Wasser Suspension f.) Blütenstaub in der Luft Rauch g.) Salatsauce Emulsion h.) Bodylotion Emulsion i.) Wolke Nebel 4.) Welche Trennmethoden kennen Sie? Aufgrund welcher Stoffeigenschaft werden die Stoffe bei der jeweiligen Trennmethode aufgetrennt? Schwimmtrennung => Dichte Eindampfen => Sdp Filtration => Teilchengrösse Sedimentation => Dichte Destillation => Sdp Chromatographie => Adsorption Dekantieren => Dichte Abschöpfen / manuelle Auslese => Teilchengrösse, Farbe Scheidetrichter => Dichte Extraktion => Löslichkeit Zentrifugation => Dichte, Grösse Magnettrennung => Magnetismus 5.) Trennen Sie die in der Aufgabe 3.) vorkommenden Stoffgemische mit einer Trennmethode auf. a) manuelle Auslese b) Destillation c) Destillation d) Destillation e) Filtration + Destillation

3 f) Filtration g) Destillation, ev. Scheidetrichter h) Destillation i) Chromatographie (?) 6.) Eis von -10 C wird langsam aber mit konstanter Hitzezufuhr erwärmt. a.) Zeichne ein Diagramm mit der Zeit auf der Horizontalen und dem Temperaturverlauf auf der Vertikalen. b.) Beschreibe in Worten, was in der Grafik zu erkennen ist. Man muss das Eis zuerst erhitzen bis zum Schmelzpunkt, danach beginnt der Schmelzvorgang bis alles Eis zu Wasser umgewandelt ist. Im zweiten Schritt wird weiter erhitzt bis zum Siedepunkt ehe danach der Siedevorgang beginnt bis alles Wasser zu Wasserdampf umgewandelt ist. 7.) Wo kommen im Alltag Trennmethoden zum Einsatz? Nennen Sie mindestens drei Beispiele und erklären Sie, wie und warum dort getrennt wird. Teebeutel, Kaffee => Extraktion (heisses Wasser löst Aromastoffe heraus) Studentenfutter sortieren => Manuelle Auslese (von Hand werden Nüsse, Weinbeeren etc. getrennt) Kaffee nach alter Schule => Filtrieren (Kaffee wird vom Kaffeesatz getrennt) Rotweinherstellung => Destillation

4 Teilchenmodell & Aggregatszustände 1.) Aus welchem Grund ergeben 100 ml Alkohol und 100 ml Wasser nicht 200 ml Lösung? Kleine Teilchen des Wassers schieben sich in die Zwischenräume der grossen Teilchen (Alkohol) + unterschiedliche Anziehungskräfte 2.) Was ist das Kugelteilchenmodell und was sagt es aus? Es zeigt die kleinsten Teilchen als Kugeln. Man kann z.b. die Aggregatszustandsänderungen mit den kleinsten Teilchen erklären. 3.) Aus welchem Grund nennt man das Kugelteilchenmodell Modell? Weil es die Atome einiges grösser, aber zweckorientiert abbildet. 4.) Was ist ein Modell? Ein Modell bildet das Original vereinfacht und zweckorientiert ab. 5.) Was machen die kleinsten Teilchen den ganzen Tag lang? Sie bewegen sich (Flüssigkeit, Gas) oder bleiben in ihrer Gitterstruktur (Feststoff) 6.) Was ist die Diffusion? Eine selbständige Durchmischung verschiedener Stoffe 7.) Was ist die Osmose? Ein gerichteter Fluss molekularer Teilchen durch eine semipermeable Trennschicht (Membran) => z.b. in den Körperzellen 8.) Zeichnen Sie ein Diagramm, in welchem Sie die Aggregatszustände und die Aggregatszustandsänderungen festhalten. 9.) Zeichnen Sie die Anordnung der kleinsten Teilchen beim jeweiligen Aggregatszustand.

5 10.) Was passiert mit den kleinsten Teilchen bei der Aggregatszustandsänderung von fest zu flüssig bzw. von flüssig zu gasförmig? Und warum passiert dies? Fest => flüssig: Gitterstruktur wird aufgebrochen / Abstände werden grösser / Kräfte werden schwächer Flüssig => gasförmig: Abstände werden noch grösser / Kräfte fast nicht mehr vorhanden / Teilchen bewegen sich regellos

6 Die chemische Reaktion 1.) Woran kann man eine chemische Reaktion erkennen? Farbänderung / Energieumsatz / Umkehrbarkeit (auch Rückreaktion möglich) 2.) Erklären Sie die Begriffe exotherm und endotherm. Exotherm = chemische Reaktion unter Energieabgabe, endotherm = chemische Reaktion, die ständig Energiezufuhr bedarf 3.) Zeichnen Sie das Energiediagramm einer exothermen und einer endothermen Reaktion. Blau = exotherm, grün = endotherm 4.) Halten Sie für die Verbrennung eines Streichholzes das Reaktionsschema fest. Streichholz + Sauerstoff => Wasser + CO 2 + Kohle 5.) Was ist die Aktivierungsenergie? Energie, die es braucht um eine Reaktion in Gang zu bringen 6.) Was ist der Unterschied zwischen einem Element und einer Verbindung? Elemente kann man nicht weiter aufteilen, Verbindungen bestehen aus verschiedenen Elementen => kann man mit chemischen Trennmethoden in Elemente umwandeln 7.) Wie heissen die kleinsten Teilchen eines Elements? Atome 8.) Was passiert bei einer chemischen Reaktion mit den kleinsten Teilchen? Sie werden neu angeordnet => umgruppiert 9.) Bei einer Glühbirne brennt der Draht durch. a.) Hat die Glühbirne bei dieser Reaktion ein Massenverlust oder eine Massenzunahme erfahren? Weder noch! Masse bleibt gleich. b.) Wie nennt man dieses Gesetz? Massenerhaltungsgesetz

7 Luft & Verbrennung 1.) Hauptbestandteile der Luft. a.) Nennen Sie diese. Stickstoff, Sauerstoff, Argon, CO 2, sonstige Edelgase b.) Welchen prozentualen Anteil machen diese jeweils aus? Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%), Argon (0.9%), CO 2, sonstige Edelgase (0.1%) 2.) Erklären Sie, aus welchem Grund man pusten kann, um ein Feuer anzufachen. Pusten = Sauerstoffzufuhr => bessere Verbrennung 3.) Zeichnen Sie das Branddreieck. Was hat dieses mit der Feuerbekämpfung zu tun? Fehlt eine der drei Komponenten, kann ein Feuer nicht brennen => gelöscht werden 4.) Auch Metalle können brennen. a.) Nehmen Sie zu dieser Aussage Stellung. Wenn Metalle brennen, reagieren sie mit Sauerstoff zu Salzen. b.) Formulieren Sie dazu ein mögliches Reaktionsschema. Kupfer + Sauerstoff => Kupferoxid c.) Zeichnen Sie zu diesem Reaktionsschema die Anordnung der kleinsten Teilchen in den jeweiligen Stoffen.

8 5.) Brennt eine Kerze, welche auf einer Waage steht, so zeigt die Waage einen immer kleiner werdenden Wert an. Somit verlieren alle brennenden Ge- genstände an Gewicht. Nehmen Sie dazu differenziert Stellung. Brennende Kerze = Wachs verschwindet als Gasform => Kerze verliert an Masse 6.) Warum lässt sich Holzkohle nicht mit einem Streichholz entzünden? Streichholz reicht nicht als Aktivierungsenergiee aus 7.) In unserem Körper verbrennen wir Nahrung. a.) Stellen Sie für die Verbrennung von Nahrung das Reaktionsschema auf. Kohlenhydrate (Zucker oder auch Fette) + Sauerstoff => Kohlenstoff- dioxid + Wärme b.) Zeichnen Sie für diese Reaktion das Energiediagramm. c.) d.) Wer stellt uns diese Nahrung zur Verfügung? Pflanzen durch Fotosynthese Und wie? Halten Sie dazu das Reaktionsschema fest. CO 2 + Wasser => Zucker + Sauerstoff

9 Metalle 1.) Nennen Sie typische Eigenschaften von Metallen. Verformbarkeit, metallischer Glanz, hohe Smp/Sdp, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit 2.) Warum fühlen sich viele Metalle bei Zimmertemperatur kalt an? Wenn die Metalle kälter sind als die Körpertemperatur fühlt es sich für uns kalt an. 3.) Definieren Sie die Begriffe Oxidation und Reduktion. Oxidation = Reaktion mit Sauerstoff, Reduktion = Abgabe von Sauerstoff 4.) Wo kommen Oxidationen in unserem Alltag vor? Zählen Sie drei Beispiele auf und formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsschemata. Eisen rostet: Eisen + Sauerstoff => Rost Früchte werden mehlig: Sie reagieren jeweils mit Sauerstoff Metalle oxidieren: werden brüchig, salzig 5.) Kupfergewinnung. a.) Aus welchem Grund findet man kein reines Kupfer in der Natur? Kommt nur gebunden in Salzen vor b.) Kupfer kann man gewinnen, indem man schwarzes Kupferoxid mit Kohlenstoff reagieren lässt. Formulieren Sie dazu das Reaktionsschema. c.) Schwarzes Kupferoxid + Kohlenstoff => Kupfer + CO 2 Kennzeichnen Sie bei b.) die Oxidation und die Reduktion. Oxidation: Kohlenstoff zu CO 2 // Reduktion: Kupferoxid zu Kupfer 6.) Was ist eine Redoxreaktion? Kombination aus Reduktion und Oxidation 7.) Redoxreihe. a.) Was ist die Redoxreihe der Metalle? Reihenfolge der Reduktionswirkung bei Metallen b.) Ordnen Sie mindestens fünf beliebige Metalle korrekt in eine Redoxreihe ein. Lithium > Magnesium > Zink > Blei > Silber c.) Kennzeichnen Sie edel und unedel. Links: unedel, rechts: edel 8.) Überlegen Sie, ob bei den nachstehenden Beispielen für eine Reaktion eines Metalls mit einem Metalloxid die Reaktion auch wirklich abläuft, und formulieren Sie ggf. das Reaktionsschema oder begründen Sie, aus welchem Grund die Reaktion nicht abläuft.

10 a.) b.) c.) Eisen / rotes Kupferoxid => Eisen + rotes Kupferoxid => Kupfer + Eisenoxid (geht, da Eisen stärkeres Reduktionsmittel als Kupfer) Aluminium / Silberoxid => Aluminium + Silberoxid => Silber + Aluminiumoxid (geht, da Aluminium stärkeres Reduktionsmittel als Silber) Blei / Magnesiumoxid => geht nicht, da Magnesium das stärkere Reduktionsmittel wäre als Blei!