Naturwissenschaftliches Arbeiten. Aggregatzustände. Einteilung der Stoffe. Einteilung der Stoffe. Reinstoff

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1 1 1 Naturwissenschaftliches Arbeiten Beschreibe den Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung. Untersuchung Untersuchungen Regeln/ Gesetze gelten so lange, bis sie durch Untersuchungen widerlegt werden 2 2 Aggregatzustände sieden Benenne und beschreibe die drei Aggregatzustände auf Teilchenebene. Fertige Skizzen der drei Aggregatszustände im Teilchenmodell an und benenne die Übergänge zwischen ihnen. 3 3 Einteilung der Stoffe Stelle in einem Fließdiagramm folgende Begriffe zueinander in Beziehung: Stoff, Reinstoff, Gemisch, homogenes Gemisch, heterogenes Gemisch. 4 4 Einteilung der Stoffe Reinstoff Teile die Reinstoffe auf Stoff und Teilchenebene ein und gib jeweils ein Beispiel an. Atom Element besteht aus nur einer Atomart Molekül Verbindung besteht aus verschiedenen Atomarten in einem festen, für die Verbindung charakteristischen Zahlenverhältnis Wasser H 2 Gold Au Wasserstoff H 2 Sie lässt sich durch eine Analyse in Elemente zerlegen.

2 5 5 Chemische Reaktionen sind Stoff und umwandlungen. Chemische Reaktion Nenne die Kennzeichen chemischer Reaktionen und wende sie auf das Beispiel der Synthese von Wasser an (auch auf Teilchenebene) Auf Teilchenebene sind sie gekennzeichnet durch: Umgruppierung von Atomen Umbau von chemischen Bindungen erfolgreiche Teilchenzusammenstöße 2 H H 2 wird frei 6 6 Nachweisreaktionen Benenne und beschreibe die Nachweisreaktionen der Gase Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid. Glimmspanprobe für Sauerstoff Verbrennung in reinem Sauerstoff ist heftiger als in Luft glimmender Holzspan glüht auf Knallgasprobe für Wasserstoff Wasserstoff in Kontakt mit Sauerstoff explosionsfähig Geräusch (Druckwelle) bei Entzündung Kalkwasserprobe für Kohlenstoffdioxid Kohlstoffdioxid bildet in Kalkwasser (CalciumhydroxidLösung) schwer lösliches Calciumcarbonat (Kalk) Trübung 7 7 Molekül Erläutere was man unter einem Molekül versteht und nenne Beispiele. Teilchen, die aus mindestens zwei NichtmetallAtomen bestehen, werden als Moleküle bezeichnet. Moleküle von Elementen bestehen aus gleichartigen Atomen (Cl 2, 2, N 2, H 2 ), Moleküle von Verbindungen aus verschiedenartigen Atomen (NH 3, H 2, C 2, CH 4 ). Wasserstoffmolekül Sauerstoffmolekül Wassermolekül Kohlenstoffdioxidmolekül 8 8 Innere E i Definiere den Begriff innere. Definiere den Begriff exotherme Reaktion. Definiere den Begriff endotherme Reaktion. Der gesamte vorrat im Inneren eines Systems ist dessen innere E i. [E i ] = 1 kj (alte Einheit: kcal) abgabe bei einer chemischen Reaktion: exotherme Reaktion ( E i < 0). aufnahme bei einer chemischen Reaktion: endotherme Reaktion ( E i > 0). andere formen, z.b. Wärme, endotherm exotherm System mit der inneren E i

3 9 9 diagramm Die Änderung der inneren eines Systems bei chemischen Reaktionen kann durch ein diagramm dargestellt werden. z.b. exotherme Reaktion E i Aktivierungsenergie E A Zeichne ein vollständig beschriftetes diagramm für eine exotherme Reaktion. E 1 Edukte abgegebene E i < 0 E 2 Produkte Reaktionsverlauf Katalysator Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Aktivierungsenergie herabsetzt die Reaktion beschleunigt und nach der Reaktion unverändert vorliegt. Zeichne eine vollständig beschriftetes diagramm, dass die Wirkung eines Katalysators bei einer exothermen Reaktion darstellt. Nenne die Eigenschaften eines Katalysators Elementsymbol und KernHülleModell A X Z Erkläre die Bedeutung der angegebenen Zahlenwerte des Atoms X (X= Lithium). Skizziere das Schalenmodell eines Lithiumatoms unter Einbezug aller Elementarteilchen. (Lithium) 3 p +, 4 n, 3 e Nukleonenzahl A: A=7 rdnungs, Elektronen, Protonen, Kernladungszahl: Z= 3 Atomhülle: Elektronen e Atomkern: Neutronen n und Protonen p + Protonenzahl Z (rdnungszahl) definiert die Atomart. Nukleonenzahl A (Massenzahl) A = p + + n 12 Salze AtomIonen und MolekülIonen Definiere die Begriffe Ion, Kation, Anion. Nenne die Ionen, die von den Metallelementen Na, Ca, Al und von den NichtmetallElementen Cl, und N gebildet werden. Formuliere die Verhältnisformel der Molekülionen SuflatIon, NitratIon, AmmoniumIon. Kationen Salz NaCl Na + Cl NH 4Cl NH 4 + Ca(N 3) 2 Anionen Cl Ca 2+ N 3 N 3 Salze: Verbindungen aus Ionen Kationen: positiv geladene Ionen Anionen: negativ geladene Ionen AtomIonen z.b.: Na +, Ca 2+, Al 3+, Cl, 2, N 3 MolekülIonen z.b.: NH 4 +, S 4 2, N 3 12

4 13 13 Verhältnisformel Molekülformel Die Verhältnisformel gibt das Zahlenverhältnis der Ionen in einem Salz (MetallNichtmetall Verbindung) an. NaCl CaF 2 Erläutere den Unterschied zwischen einer Verhältnis und einer Molekülformel. Die Molekülformel gibt an, aus welchen und wie vielen Atomen jeweils ein Molekül (Nichtmetall NichtmetallVerbindung) besteht. H 2 2 (Wasserstoffperoxidmolekül) C 4 H 10 (Butanmolekül) Benennungsregeln Salze Beschreibe, wie Salze benannt werden! Benenne die Salze MgS, K 3 N, Al 2 3, CaI 2, LiF, AlCl 3. MetallName + NichtmetallName mit Endung id Magnesiumsulfid Kaliumnitrid Aluminiumoxid Natriumbromid Calciumiodid Lithiumfluorid Aluminiumchlorid Benennungsregeln molekulare Stoffe Benenne die folgenden Verbindungen N 2 4, C 2, C, N 2, N 2. Für einige Molekülverbindungen werden ausschließlich Trivialnamen verwendet. Benenne die folgenden Verbindungen: NH 3, H 2, CH 4, H 2 2. N 2 4 = Distickstofftetraoxid C 2 = Kohlenstoffdioxid C = Kohlenstoffmonooxid N 2 = Stickstoffdioxid N 2 = Distickstoffmonooxid NH 3 = Ammoniak; H 2 = Wasser; CH 4 = Methan; H 2 2 = Wasserstoffperoxid Atommodelle Masse CAtom 12u HAtom 1u Daltonsches Atommodell Atom als kompakte Kugel (z.b.: CAtom, HAtom). Modell nach Dalton stufenmodell n=3 n=2 n=1 stufenmodell oder Quantenmodell beschreibt den Aufbau der Atomhülle Elektronen auf stufen eine stufe kann von maximal 2n 2 Elektronen besetzt werden

5 17 17 Edelgasregel (ktettregel) Entstehung von Ionen durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen Na Na + + 1e E E + Erkläre, was man unter der Edelgaskonfiguration versteht. Beschreibe die Möglichkeiten für Teilchen, die Edelgaskonfiguration zu erhalten. Ausbildung einer Atombindung durch gemeinsames Nutzen von Elektronen Edelgaskonfiguration: Atome erreichen in ihrer höchsten stufe die gleiche Anzahl an Valenzelektronen wie die EdelgasAtome. Edelgasatome haben acht Valenzelektronen. (Ausnahme: Edelgasatom Helium: 2 Valenzelektronen) Chemische Bindung Ionenbindung Metallbindung 18 Atombindung (=Elektronenpaarbindung) Nenne die drei Bindungsarten und erkläre deren Zustandekommen und Vorkommen. Jede chemische Bindung beruht auf der Wechselwirkung (Anziehungs und Abstoßungskräfte) zwischen positiven und negativen Ladungen. Positiv geladene Teilchen Negativ geladene Teilchen Ionenbindung Metallbindung Atombindung Kationen Atomrümpfe Atomkerne Anionen Elektronen(gas) 18 Bindungselektronen Einfachbindung Atombindung Mehrfachbindung Erkläre wie eine Atombindung zustande kommt und nenne die drei möglichen Formen am Beispiel von Kohlenstoffbindungen. Eine Atombindung kommt durch die Überlappung von Atomorbitalen zustande. Einfachbindungen erlauben eine Drehung der Molekülteile gegeneinander. Doppelbindungen lassen keine freie Drehung zu. Einfachbindung Doppelbindung Dreifachbindung z.b.: C C C = C C C Valenzstrichformel (Strukturformel) Erkläre die Bedeutung der Striche der Valenzstrichformel am Beispiel des Wassermoleküls (H 2 ). Erkläre am Beispiel des Kohlenstoffdioxidmoleküls wie eine Valenzstrichformel erstellt wird. Valenzstrichformeln enthalten Striche zur Symbolisierung bindender und nicht bindender Elektronenpaare. Die Valenzstrichformel erlaubt die Andeutung von Bindungswinkeln. Es gilt stets die Edelgasregel. Beispiel Wassermolekül (Atom: ktett, Hülle des Neonatoms, HAtom: Duplett, Hülle des Heliumatoms) Beispiel Kohlenstoffdioxidmolekül (CAtom: ktett, Hülle des Neonatoms Atom: ktett, Hülle des Neonatoms) H C H