EDUKTE PRODUKTE. Bei einer chemischen Reaktion wandeln sich Stoffe in neue Stoffe mit anderen Eigenschaften um. Symbolische Schreibweise: Reagiert zu

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2 Chemische Reaktion, Energetik Bei einer chemischen Reaktion wandeln sich Stoffe in neue Stoffe mit anderen Eigenschaften um. Symbolische Schreibweise: Ausgangsstoff e EDUKTE Reagiert zu Endstoffe PRODUKTE 2

3 Chemische Reaktion, Energetik Energieerhaltungssatz Die Energie des Universums ist konstant. Bei chemischen oder physikalischen Vorgängen wird weder Energie vernichtet noch erzeugt. Energie kann lediglich von eine Form in eine andere umgewandelt werden. 3

4 Chemische Reaktion, Energetik EXOTHERME REAKTION ENDOTHERME REAKTION Vor der Reaktion T 0 Während der Reaktion T >T 0 Nach der Reaktion T = T 0 Vor der Reaktion T 0 Während der Reaktion T < T 0 Nach der Reaktion T = T 0 Energie Energie Edukte ----> Produkte, DH <0 Edukte ----> Produkte, DH >0 H Edukte Edukte, T 0 H Edukte Produkte, T 0 Reaktionsenergie DH=H Produkte -H Edukte ; DH < 0 Reaktionsenergie DH=H Produkte -H Edukte ; DH > 0 H Produkte Produkte, T 0 H Produkte Edukte, T 0 4

5 Endothermer physikalischer Vorgang: Der Energieinhalt des betrachteten Stoffes bzw. des Systems nimmt während des Vorganges zu. Beispiel: Wasser, welches in einen Staubecken hochgepumpt wird. Exothermer physikalischer Vorgang: Der Energieinhalt des betrachtete Stoffes bzw. Systems nimmt während des Vorganges ab. Beispiel: Ein Flummiball fällt auf den Boden 5

6 Materie Heterogene Gemische (uneinheitlich über die gesamte Ausdehnung des Stoffes) Trennung mit Physikalischen Methoden Mischen Homogene Stoffe (einheitlich) Homogene Gemische (Variable Zusammensetzung) Trennung mit Physikalischen Methoden Mischen Reinstoffe (Feste Zusammensetzung) Verbindungen Analyse Synthese Elementarstoffe Chemische Methoden, sind alle Methoden, bei denen aus gegebenen Stoffen neue Stoffe entstehen. 6

7 Materie Heterogene Gemische (uneinheitlich über die gesamte Ausdehnung des Stoffes) Trennung mit Physikalischen Methoden Mischen Homogene Stoffe (einheitlich) Homogene Gemische (Variable Zusammensetzung) Trennung mit Physikalischen Methoden Mischen Reinstoffe (Feste Zusammensetzung) Verbindungen Chemische Methoden Analyse Synthese Elementarstoffe Atome (ELEMENTE) Elementarteilchen 7

8 In den Stoffen, mit Ausnahme der Edelgase, kommen Atome nur miteinander gebunden vor Alle Stoffe, mit Ausnahme der Edelgase, sind aus Atomverbänden mit festem Atomzahlverhältnis Aufgebaut. Elementarstoffe sind aufgebaut aus Atomverbänden von Atomen nur einer Sorte. Die Elementarstoffe sind nicht in weitere Stoffe zerlegbar. Verbindungen sind aufgebaut aus Atomverbänden von Atomen unterschiedlicher Sorten. Verbindungen lassen sich durch chemische Reaktion in die Elementarstoffe zerlegen. Bei sehr hohen Temperaturen zerfallen die Atomverbände in die isolierten Atome. 8

9 Sauerstoff, O 2 (Elementarstoff) Wasserstoff, H 2 (Elementarstoff) H O H Wasser, H 2 O (Verbindung) 9

10 Elementarstoffe sind aufgebaut aus Atomverbänden von Atomen nur einer Sorte. 10

11 Im PSE werden die Elemente mit ihren Kurzsymbolen aufgeführt. Die Kurzsymbole sind die Abkürzungen der meist lateinischen oder griechischen Namen. EDELGASE -> Isolierte Atome 11

12 Atomverband mit festem Atomzahlverhältnis. Ja Anzahl der Atome veränderlich? (bei festem Atomzahlverhältnis) Nein Ja Elektrisch Leitend? Nur in der Schmelze? Nein Ionenkristall Beliebig erweiterbar Ja Nein Metallkristall Beliebig erweiterbar Atomkristall Beliebig erweiterbar Molekülkristalle Molekül In sich abgeschlossener Atomverband Nicht erweiterbar Ist Baustein der molekularen Stoffe (flüchtige Stoffe) Flüssigkeiten Gase 12

13 Die chemische Formel beschreibt die Elementzusammensetzung des Atomverbandes. Sie gibt die Art der Atome und deren Atomzahlverhältnis an. Beispiel Ethanol, C 2 H 6 O => C:H:O = 2:6:1 Chemische Formel Verhältnisformel (kleinstes ganzzahlige Zahlenverhältnis) -Atomkristalle -Ionenkristalle Molekülformel (Ganzzahliges Vielfache der Verhältnisformel) -Moleküle -Molekulare Stoffe 13

14 Chemische Formel des Reinstoffes Enthält nur ein Elementsymbol? ELEMENTARSTOFF Ja Nein VERBINDUNG Ionische Verbindung IONENKRISTALL (Salz) ->Verhältnisformel Elementkombination: M + NM oder M + HM In den Salzen kommen die Metallatome stets als einatomige Kationen vor. Ja Nein Enthält auch Elementsymbol eines Metalls? Nein Flüchtiger Stoff? Ja Wenn keine nähere Angaben zur Flüchtigkeit gemacht werden, gehen wir von einem molekularen Stoff aus. ATOMKRISTALL Diamantartiger Stoff ->Verhältnisformel Elementkombination: NM + NM oder NM + HM oder HM + HM MOLEKÜL molekularer Stoff ->Molekülformel Elementkombination: NM + NM oder NM + HM oder HM + HM 14

15 Beispiel Metallkristalle Goldkristalle Verband von regelmässig angeordneten und fest miteinander gebundenen Metallatome (hier Goldatome). Der Verband kann durch hinzufügen von Atomen beliebig erweitert werden. So werden aus kleinere Kristalle grössere Kristalle. Kleinste Teilchen sind die Atome Chemische Formel eigentlich (Au) einfacher -> Au 15

16 Molekülkristalle Kleinste Teilchen sind die Moleküle Regelmässig angeordnete Moleküle Beispiel Harnstoffkristalle CH 4 N 2 O H-ATOM N-ATOM C-ATOM 16 O-ATOM MOLEKÜL In sich abgeschlossener Verband von fest miteinander gebundener Atomen mit einem festen Atomzahlverhältnis und fester Anzahl von Atomen.

17 Ionenkristalle (Salze) Beispiel Kochsalzkristalle Ionen sind elektrisch geladene Atome -> Einatomige Ionen oder Moleküle -> Mehratomige Ionen. In einem Ionenkristalle ist stets Summe Kationenladung + Summe Anionenladung =0 Allgemeine Formel Kation X (Anion) Y z.b.: NaCl, Al 2 (O) Kleinste Teilchen sind die Ionen: Kationen Anionen Chemische Formel eigentlich (NaCl) einfacher -> NaCl Verhältnisformel der kleinsten Wiederholungseinheit Verband von regelmässig angeordneten und fest miteinander gebundenen Kationen (+) und Anionen (-). Das Zahlenverhältnis Anion : Kation ist fest (hier z. B.: 1:1). Der Ionenverband kann durch hinzufügen von Kationen und Anionen, im entsprechenden Zahlenverhältnis, beliebig erweitert werden. So werden aus kleineren Ionenkristallen grössere Ionenkristalle. 17

18 Riesige Ionenkristalle Gips: CaSO 4. 2 H 2 O apelicula.co m/index.ht m 18

19 Beispiel Atomkristalle Chemische Formel eigentlich (SiO 2 ) einfacher -> SiO 2 Verhältnisformel der kleinsten Wiederholungseinheit O-ATOM Si-ATOM Quarzkristalle Kleinste Teilchen sind die Atome Verband von regelmässig angeordneten und fest miteinander gebundenen Atomen. Das Zahlenverhältnis der Atome ist fest (hier z. B.: Auf 1 Si-Atom entfallenen 2 O-Atome). Der Atomverband kann durch hinzufügen von Atomen, im entsprechenden Zahlenverhältnis, beliebig erweitert werden. So werden aus kleineren Atomkristallen grössere Atomkristalle. 19

20 Die kleinsten stoffspezifischen Bausteine der Stoffe sind Die Atome (in den Metallkristallen und Atomkristallen) Die Ionen (in den Ionenkristallen) Die Moleküle (in den molekularen Stoffen) 20

21 IONEN Positiv geladen KATIONEN Negativ geladen ANIONEN Einatomig Mehratomig (Molekülionen) Einatomig Mehratomig (Molekülionen) 21

22 22

23 Elementarstoffe 23

24 Elementarstoffe Metall: Beispiel Elementarstoff Natrium (Na), ein Atomkristall. (Metallkristall) Na 24

25 Elementarstoffe Halbmetall: Beispiel Elementarstoff Silizium, ein Atomkristall. 25

26 Elementarstoffe Nichtmetall: Beispiel Elementarstoff Chlor (Cl 2 ), ein Gas. Cl Cl 26

27 Elementarstoffe Nichtmetall: Beispiel Elementarstoff Brom (Br 2 ), eine Flüssigkeit. 27

28 Elementarstoffe Nichtmetall: Beispiel Elementarstoff Iod (I 2 ), ein Molekülkristall. I I 28

29 Elementarstoffe Nichtmetall: Beispiel Elementarstoff Schwefel (S 8 ), ein Molekülkristall. S Der Elementarstoff Schwefel ist aus regelmässig gestapelten S 8 -Molekülen aufgebaut. 29

30 Elementarstoffe Nichtmetall: Beispiel Elementarstoff Phosphor (P 4 ), ein Molekülkristall. P Der Elementarstoff Phosphor ist aus regelmässig gestapelten P 4 -Molekülen aufgebaut. 30

31 Elementarstoffe C 60 Molekül Diamant Graphit Fullerene Beispiel C 60 31