Aufgabe: Unterscheidung von Stoffen anhand von Eigenschaften
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- Gerhardt Heinrich
- vor 5 Jahren
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1 Aufgabe: Unterscheidung von Stoffen anhand von Eigenschaften Vorbereitungen: Benötigte Materialien sind entsprechend der Anzahl an Gruppen für die Teams bereitzustellen. -Aufgabenstellung und Hinweise getrennt kopieren -Musterergebnis vorbereiten Aufgabenstellung: Die Chemie beschäftigt sich mit den Stoffen und der Veränderung von Stoffen. Stoffe unterscheiden sich wiederum anhand ihrer Arten und Eigenschaften. Ziel der folgenden Aufgaben ist es die Eigenschaften von Stoffen zu erkennen, um Stoffe unterscheiden zu können. 1: Bestimmen Sie bei folgenden Stoffgruppen (a-d) das charakteristische Unterscheidungsmerkmal und mindestens eine gemeinsame Eigenschaft der Stoffgruppe. Unterschied: Gemeinsamkeit: a) Benzin, Alkohol, Essig, Wasser: b) Salz, Traubenzucker, Mehl: c) Messing, Kupfer, Silber: d) Buchen-, Fichten-, Pappelquader: Definieren Sie den Begriff Dichte! Weitere Hilfestellung unter Hinweis A
2 2. Von folgenden Stoffen sollen je 5 g abgewogen und in 100 ml Wasser gelöst werden: gut: schlecht: Haushaltszucker (Saccharose) Gips (Calciumsulfat) Kalkstein (Calciumcarbonat) Löschkalk (Calciumhydroxid) Alaun (Kaliumaluminiumsulfat) Kreuzen Sie an, welche Stoffe gut und welche schlecht in Wasser löslich sind. (Benötigtes Material: Rührstab, Waage, Spatel, Becherglas, Messzylinder, Chemikalien) 3. Erstellen Sie ein Zeit-Temperatur-Diagramm beim Erhitzen von Eiswürfeln, bis das Wasser kocht. Beschreiben Sie den Kurvenverlauf und erklären Sie ihn anschließend mit dem Teilchenmodell. Definieren Sie die Begriffe Schmelzpunkt und Siedepunkt. Vergleichen Sie Ihre Definitionen mit dem Hinweis B. (Benötigtes Material: Thermometer, Stativ mit Klemme, Dreifuß mit Drahtnetz, Gasbrenner, Becherglas mit Wasser, Stoppuhr oder Uhr mit Sekundenzeiger, Millimeterpapier) Weitere Hilfestellung unter Hinweis B
3 Quellen- und Literaturangaben Hinweis A: Eigenschaften von Stoffen: Eine Auswahl Physikalische Eigenschaften: Schmelzpunkt Siedepunkt charakterisieren Reinstoffe Dichte * Härte Farbe Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Anziehung etc. Chemische Eigenschaften: Brennbarkeit Säurebeständigkeit Wärmebeständigkeit Korrosionsbeständigkeit Löslichkeit etc. Gut mit den Sinnen zu prüfen: Anmerkung: Beobachtbar und messbar ohne eine stoffliche Veränderung Anmerkung: Beziehen sich auf das Verhalten der Stoffe bei chemischen Vorgängen Farbe Glanz Aggregatzustand bei Raumtemperatur (fest, flüssig, gasförmig) Kristallform Härte, Elastizität, Verformbarkeit Geruch, Geschmack * Unter der Dichte eines Stoffes versteht man das Verhältnis der Masse eines Stoffes zu seinem Volumen. Das Symbol dieser physikalischen Größe wird mit dem griechischen Buchstaben ρ(rho) abgekürzt. Dichte = ; ρ= ; [ρ]= = Beispiel: Dichte von Gold und Aluminium ρ Gold = 19,32 g/cm³, d.h. 1 cm³ Gold wiegt (besser: hat die Masse von) 19,32 g ρ Aluminium = 2,707 g/cm³, d.h. 1 cm³ Aluminium wiegt (besser hat die Masse von ) 2,707 g Ein Goldwürfel ist ungefähr sechsmal so schwer wie ein gleich großer Aluminiumwürfel. Hinweis B: (Oder: Zeit-Temperatur-Diagramm: aus einschlägigen Quellen) Kernaussagen des Teilchenmodells:
4 Alle Stoffe bestehen aus kleinen Teilchen, die eine bestimmte Masse, Form und Größe besitzen. Reinstoffe bestehen aus gleichen kleinen Teilchen, Stoffgemische aus verschiedenen kleinen Teilchen. Der Raum zwischen den Teilchen ist leer. Die Teilchen sind in ständiger Bewegung, wobei mit steigender Temperatur die Bewegung der Teilchen zunimmt. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen hängen stark von ihrem Abstand zueinander ab. Je enger die Teilchen beieinander liegen, desto größer sind die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen. Erwärmt man einen Stoff, nimmt die Bewegung der Teilchen so stark zu, dass die Anziehungskräfte der Teilchen überwunden werden. Der Stoff wird erst flüssig und dann gasförmig. (Weitere Veranschaulichung: aus einschlägigen Quellen) Der Schmelzpunkt eines Stoffes entspricht derjenigen Temperatur, bei der ein Stoff vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Der Wert der Schmelztemperatur entspricht auch der Erstarrungstemperatur. Beim Siedepunkt erfolgt der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand. Die Temperatur wird Siedetemperatur genannt. Sie entspricht der Kondensationstemperatur. Mit Hilfe des Schmelzpunkts und Siedepunkts können Reinstoffe eindeutig bestimmt werden. Hinweise zum Unterricht Die Schüler arbeiten in Gruppen, präsentieren und korrigieren ihre Ergebnisse mit Hilfe der Musterlösung o.ä.. Beispiele für Produkte und Lösungen der Schülerinnen und Schüler 1: Bestimmen Sie bei folgenden Stoffgruppen (a-d) das charakteristische Unterscheidungsmerkmal und mindestens eine gemeinsame Eigenschaft der Stoffgruppe. Unterschied: Gemeinsamkeit: a) Benzin, Alkohol, Essig, Wasser: z.b. Geruch z.b. flüssig b) Salz, Traubenzucker, Mehl: z.b. Geschmack z.b. Farbe c) Messing, Kupfer, Silber: z.b. Farbe z.b. Metall d) Buchen-, Fichten-, Pappelquader z.b. Dichte z.b. Holz Die Dichte eines Stoffes meint das Verhältnis der Masse eines Stoffes zu seinem Volumen. Dichte = ; ρ= ; [ρ]= = 2. Von folgenden Stoffen sollen je 5 g abgewogen und in 100 ml Wasser gelöst werden: gut: schlecht:
5 Haushaltszucker (Saccharose) Gips (Calciumsulfat) Kalkstein (Calciumcarbonat) Löschkalk (Calciumhydroxid) Alaun (Kaliumaluminiumsulfat) 3. Erstellen Sie ein Zeit-Temperatur-Diagramm beim Erhitzen von Eiswürfeln, bis das Wasser kocht. Beschreiben Sie den Kurvenverlauf und erklären Sie ihn anschließend mit dem Teilchenmodell. Definieren Sie die Begriffe Schmelzpunkt und Siedepunkt. Vergleichen Sie Ihre Definitionen mit dem Hinweis B. Zeit-Temperatur-Diagramm: selbst erstellen und auswerten Erwärmt man einen Stoff, nimmt die Bewegung der Teilchen so stark zu, dass die Anziehungskräfte der Teilchen überwunden werden. Der Stoff wird erst flüssig und dann gasförmig. Erwärmt man Eiswasser, steigt die Temperatur zunächst an und bleibt dann relativ lange konstant bei 0 C. Dies ist die Schmelztemperatur, d.h. die Temperatur, bei der das Eis zu Wasser wird. Solange noch Eis vorhanden ist, bleibt die Temperatur gleich. Erhitzt man das Wasser nach dem Schmelzen der Eiswürfel weiter, steigt die Temperatur kontinuierlich an, bis 100 C erreicht sind. Es bilden sich Wasserdampfblasen, das Wasser kocht. Es ist der Siedepunkt erreicht. Die Temperatur bleibt wieder relativ konstant bei 100 C. Erst wenn das Wasser verdampft ist, führt eine weitere Erhitzung zu einem weiteren Temperaturanstieg des Wasserdampfes.
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