Naturwissenschaft Vermutungswissen Alles ist Chemie!!! Analyse Synthese

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1 SPF 2 Chemie Was ist Chemie? - Chemie ist eine Naturwissenschaft Wie schafft eine Naturwissenschaft wissen? - Vermutungswissen; naturwissenschaftlicher Erkenntnisgang Womit beschäftigt sich die Chemie? - Alles ist Chemie!!! - Stoffe, ihr Aufbau und ihre Umwandlung - Analyse und Synthese

2 Stoffe Alle Dinge in unserer Umgebung bestehen aus Stoffen. Die Stoffe lassen sich einteilen in......reinstoffe und Gemische. Um Gemische genauer zu untersuchen, müssen sie in Reinstoffe getrennt werden. Dies geschieht mit Hilfe verschiedener......trennmethoden. Die erhaltenen Reinstoffe können weiter aufgeteilt werden in......elemente (im PSE) und Verbindungen. Die Verbindungen können in die Elemente zerlegt werden, aus denen sie bestehen. Dies nennt man......analyse.

3 Stoffeigenschaften Alle Stoffe besitzen Eigenschaften, an Hand derer sie klar identifiziert werden können und deren Kenntnis wichtig ist, um die Stoffe als Werkstoff benutzen zu können. Fertige eine Tabelle an mit allen Stoffeigenschaften, die du kennst. Gib an, ob die Eigenschaft quantifizierbar ist und in welcher Grössenordnung sich messbare Werte befinden. Stoffeigenschaft... Quantifizierbar? (Einheit)... Grössenordnung...

4 Quantifizierbare Eigenschaften - Schmelz- und Siedetemperatur (auch Erstarrungs-und Kondensationstemperatur oder Fest-, Schmelzpunkt...) in C: Aggregatzustände - Dichte (ρ; rho) in g/cm 3 oder g/ml: Wie Misst man die Dichte von Feststoffe, Flüssigkeiten und Gasen? - Löslichkeit in g/100g Lösungsmittel (z.b. g/100g Wasser, also g/100ml Wasser): Wie ändert sich die Löslichkeit mit der Temperatur? --> Arbeitsblatt (wer nicht alles schafft, macht den Rest als Hausaufgabe)

5 Schmelz- und Siedetemperatur

6 Phasendiagramm Zusammenhang zwischen Aggregatzustand, Temperatur und Druck P/mbar - Smp. hängt nicht (kaum) vom Druck ab. fest flüssig - Sdp. hängt vom Druck ab (Spaghetti) 1013 RT Smp. Trippelpunkt gasförmig T/ C - Bei geringem Druck kann ein Feststoff direkt gasförmig werden (sublimieren). Die entsprechende Temp. ist abhänhig vom Druck.

7 Phasendiagramm von Wasser Zeichne das Diagramm ab und trage folgende Punkte ein: A: Wasser ist im Klassenzimmer bei ca. 150 C gasförmig. B: Wasser ist auf dem Boden des Meeres (hoher Druck) unter 0 C flüssig. C: Wasser ist im Weltall (praktisch kein Druck und sehr tiefe Temperaturen) fest. Zeichne Pfeile für folgende Vorgänge ein: 1: Eis von -1 C schmilzt, wenn es unter hohen Druck kommt. 2: Schnee von -10 C geht bei sehr niedrigem Druck in Wasserdampf über. Was liegt am Tripelpunkt vor? Bei überkritischen Bedingungen sind die Zustände flüssig und gasförmig nicht mehr unterscheidbar.

8 Phasendiagramm von CO2

9 Kritischer CO 2 Am kritischen Punkt ist die flüssige und die gasförmige Phase gerade nicht mehr unterscheidbar. Der Druck ist so hoch, dass das Gas kondensieren müsste und die Temp. Ist so hoch, dass die Flüssigkeit siedet. Somit liegt beides vor.

10 Phasendiagramm von S

11 Stoffgruppen Auf Grund der Stoffeigenschaften lässt sich von jedem Stoff eine Art Steckbrief erstellen. Die Stoffe können grob in Unterkategorien geordnet werden: - Metalle: Glanz, Verformbarkeit, gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit - Salzartige Stoffe: hohe Schmelz- und Siedetemperatur, bilden Kristalle, nur elektrisch leitfähig als Schmelze oder in Lösung - Flüchtige Stoffe: niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen, bei Raumtemperatur oft flüssig oder gasförmig, schlechte elektrische Leitfähigkeit

12 Der Alkoholiker Ein Alkohol-Liebhaber schwört auf Vodka mit ca. 45% Alkohol. Auf Urlaubsreise entdeckt er eine Flasche fast reinen (95%) Trinkalkohol und denkt sich: Fein, daraus stelle ich mir durch Mischen mit einer Flasche Wasser zwei Flaschen Vodka her. Warum ist der Herr am Ende eventuell enttäuscht?

13 Das (erste) Teilchenmodell Alle Stoffe bestehen aus kleinen, kugelförmigen Teilchen. Die Teilchen eines Stoffes sind untereinander gleich. Die Teilchen verschiedener Stoffe unterscheiden sich in Größe und Masse. Mit Hilfe des Teilchenmodells lassen sich viele physikalische Vorgänge erklären Ziehe aus dem Becherglas einen Zettel mit einem Vorgang. Denke nach und fertige eine Zeichnung im Teilchenmodell an mit der du den Vorgang erklären kannst (auf ein A4 Blatt; nutze Farben). Einige Begriffe kommen zweimal vor. Wenn du einen Vorgang nicht verstehst, frage mich oder Kollegen. Hänge die Zeichnung auf (z.b. Fenster). Wir machen einen Rundlauf.

14 Gemische Als Chemiker wollen wir unbekannte Stoffe auf ihre Eigenschaften untersuchen. Der erste Schritt ist es, Gemische in Reinstoffe zu trennen. Dazu müssen wir wissen, welche Gemische es gibt. Die Aggregatszustände der Bestandteile und die Mischbarkeit der Bestandteile bestimmen das Gemisch. Aggregatszustände: fest, flüssig, gasförmig Mischbarkeit: gut --> keine Grenze zwischen den Stoffen erkennbar (Phasengrenze) = homogen Schlecht --> Phasengrenze erkennbar = heterogen Wir erstellen eine Tabelle mit den Gemischarten.

15 Trennmethoden Um die Stoffe in der Natur untersuchen zu können, müssen sie möglichst rein vorliegen. Der erste Schritt einer Analyse ist es, Gemische in Reinstoffe zu trennen. Es gibt eine Vielzahl von Trennmethoden, die jeweils auf eine bestimmte Art von Gemisch zugeschnitten sind Schau dir die Begriffe zu den Trennmethoden an, überlege dir, ob du weißt, wie die Methode jeweils funktioniert. Kläre unbekannte Methoden mit deinen Klassenkameraden oder mit mir und versuche eine Ordnung in die Begriffe zu bringen. Ordne nach: - Trennung eines homogenen oder heterogenen Gemisches - Trennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Phasen - Stoffeigenschaft, nach der zu trennende Stoffe unterschieden werden. --> ordne immer wieder um!

16 Beispiel aus der Industrie Gewinnung von Trinkwasser aus dem Meer Das Salz im Meer muss entfernt werden, um das Wasser als Trinkwasser zu geniessen. Das Salz kann auch genutzt werden. Salz gewinnt man auch aus Gestein.

17 Die Chromatographie Ein vielfältiges Trennverfahren Schnelles und schonendes Trennverfahren. Bei der Chromatographie nutzt man entweder die unterschiedliche Verteilung von Stoffen in zwei verschiedenen Phasen bzw. die unterschiedlich große Adsorption von Stoffen an einem Material. Durch einen kontinuierlichen Verteilungsprozess, ergibt sich eine Auftrennung von Stoffen. Anwendungsbeispiele: -Gaschromatographie -Papierchromatographie -Dünnschichtchromatographie -Säulenchromatographie

18 Chromatographie Die Chromatographie nutzt die unterschiedliche Verteilung eines Stoffes (Grösse, Löslichkeit...) zwischen einer festen Phase (DC- Platte, Säulenmaterial, Filterpapier...) und einer mobilen Phase (Gas, Lösungsmittel...). Das Hängenbleiben eines Stoffes an der festen Phase nennt man Adsorption. Je grösser die Adsorption bzw. je eher das Verteilungsgleichgewicht auf der festen Phase liegt, desto grösser der Retentionsfaktor (R f ).

19 Beispiele für Chromatographie

20 Chromatographie Aufgabe: -Lies die Texte zur Chromatographie und sieh dir die Bilder an. -Versuch folgende Begriffe zu klären: -Mobile und stationäre Phase -Adsorption -Retentionsfaktor und Retentionszeit -Welche Rolle spielt das Gleichgewicht bei der Chromatographie? Welches Gleichgewicht? -Woher kommt der Name der Trennmethode?

21 Recherche Auftrag Trennmethoden Thema 1: Benzin und Kerosin Thema 2: Sauberes Blut Thema 3: Instant Kaffee Thema 4: Ribosomen und Mitochondrien Thema 5: Nutzung von Strom Thema 6: Kohle macht sauber Ziehe per Los eines der Themen, führe in deiner Gruppe eine Recherche durch, erstelle einen Speedinput. Halte den Vortrag!

22 Beispiel aus der Forschung Zellfraktionierung durch Zentrifugation

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