8.1 Wie grenzt man physikalische und chemische Vorgänge voneinander ab? 8.2 Welche Zusammensetzung hat die normale Luft auf der Erde? 8.

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1 8.1 Wie grenzt man physikalische und chemische Vorgänge voneinander ab? 8.2 Welche Zusammensetzung hat die normale Luft auf der Erde? 8.1 Vorgänge, in welchen sich lediglich der Aggregatzustand oder die äußere Form eines Stoffes ändern, die kleinsten Teilchen des Stoffes aber gleich bleiben, werden als physikalische Vorgänge bezeichnet. Die möglichen Aggregatzustände sind fest (s), flüssig (l) und gasförmig (g). Die chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem ein Stoff in einen anderen Stoff aus anderen kleinsten Teilchen umgewandelt wird. Edukte sind die Ausgangsstoffe, Produkte die Endstoffe chemischer Reaktionen ,9 % Sauerstoff 78 % Stickstoff 1 % Argon 0,03 % Kohlenstoffdioxid 8.3 Beschreibe die Nachweise für die Gase Sauerstoff und Wasserstoff! Definiere den Begriff Verbrennung! 8.3 Sauerstoff: Glimmspanprobe Ein glühender Fichtenholzspan glimmt in O 2 -Atmosphäre auf. Wasserstoff: Knallgasprobe Wasserstoffgas verbrennt mit einem Knall. Verbrennung Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff unter Freisetzung von Energie; 8.4 Wie grenzt man die Begriffe Element, Reinstoff und Verbindung voneinander ab? 8.4 Ein Reinstoff ist ein Stoff, der nur aus einer Teilchenart (Ausnahme: Salze) besteht und daher durch physikalische Verfahren nicht mehr aufgetrennt werden kann, da jede denkbare Stoffportion die gleichen physikalischen Eigenschaften hat. Ein Reinstoff ist entweder ein Element oder eine Verbindung. Eine Verbindung besteht aus wenigstens 2 miteinander verbundenen Elementen und kann durch chemische Reaktion in diese zerlegt werden. Ein Element ist ein Grundstoff, der nur aus einer Elementatomart (ausgenommen: Isotope) besteht und daher durch keine chemische Reaktion mehr aufgetrennt werden kann.

2 8.5 Nenne die möglichen Aggregatzustände der Materie und unterscheide alle denkbaren Übergänge zwischen ihnen! Welche Elementarteilchen kennst du? Leite die Zahl der in einem Elementatom enthaltenen Elementarteilchen aus dem PSE ab! Was bedeuten die Zahlen am Elementsymbol im PSE? Was sind Isotope und welche Bedeutung haben sie in der Praxis des Chemikers? 8.7 Beschreibe, wie die Elektronen in einem Atom angeordnet sind! Wie hängen die chemischen Eigenschaften eines Elements mit dessen Atomhülle zusammen? Wie kann man die Energie eines Elektrons abschätzen? 8.6 Ein Atom besteht aus Elementarteilchen. Positiv geladene Protonen und ungeladene nahezu massegleiche Neutronen bilden den Kern eines Atoms. Zusammen werden sie als Nukleonen bezeichnet. Die Hülle wird von den negativ geladenen, fast masselosen Elektronen aufgebaut. Atome des gleichen Elements, die sich in ihrer Neutronenzahl unterscheiden, werden als isotope Atome oder kurz Isotope bezeichnet. Ihr chemisches Verhalten ist völlig gleich. Aus dem Anteil der Isotope eines Elements in seinem natürlichen Vorkommen wird die relative Atommasse im PSE berechnet. Nukleonenzahl Ordnungszahl = Protonenzahl 12 C Die Elektronen sind in der Atomhülle auf Hauptenergieniveaus angeordnet, die sich in unterschiedlichem Abstand zum Kern befinden. Die Hauptenergieniveaus werden durch die Hauptquantenzahl n angegeben. Die Elektronen mit der höchsten HQZ (größter Abstand Ein zum Element Kern) ist werden durch die als Zahl Valenzelektronen seiner Protonen im Kern bezeichnet. bestimmt. Sie bestimmen im Wesentlichen die charakteristischen Eigenschaften eines Elements. Bei vereinfachter Betrachtung gilt: Je weiter ein Elektron vom Kern entfernt ist, desto größer ist seine Energie. 8.8 Definiere den Begriff Energie! Wie werden Vorgänge nach Energieaufnahme/ -abgabe klassifiziert? 8.8 Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sie kann nicht entstehen oder vernichtet werden. Energie kann von einer Form in die andere umgesetzt werden. Alle chemischen Reaktionen verlaufen unter Freisetzung oder Aufnahme von Energie. Energieformen, die bei chemischen Reaktionen auftreten sind z.b.: Wärme, Licht, elektrische Energie. Exotherme (endotherme) Reaktionen verlaufen unter Energieabgabe (-aufnahme).

3 8.9 Skizziere das Energiediagramm einer exothermen und einer endothermen Reaktion und trage jeweils die beiden wichtigsten Energiebeträge ein! 8.9 Die Differenz der inneren Energie der Produkte und der Edukte wird als Reaktionsenergie E i bezeichnet. Die zum Auslösen einer Reaktion benötigte Energie heißt Aktivierungsenergie E A. exotherme Reaktion: endotherme Reaktion: Innere Energie Ei Edukte E A E i Produkte Innere Energie Ei E A E i Edukte Produkte Reaktionsverlauf Reaktionsverlauf 8.10 Definiere den Begriff Katalysator unter Einbezug seiner Wirkungsweise! 8.10 Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer bestimmten Reaktion erhöht, indem er die E A senkt. Ein Katalysator geht aus der Reaktion unverändert hervor. Die Reaktionsenergie bleibt unverändert Was ist ein Salz? Wie nennt man die Formeln von Salzverbindungen und welche Aussagekraft haben diese Formeln? 8.12 Erläutere den Aufbau des PSE und die Oktettregel! 8.11 Salze sind Stoffe, die aus Ionen in hochsymmetrischer Anordnung (= Ionengitter) aufgebaut sind. Ionen sind kleinste Teilchen (Atome oder Moleküle), die geladen sind. Kationen sind positiv, Anionen negativ geladen. Salzformeln sind Verhältnisformeln, die das Zahlenverhältnis der Kationen und der Anionen im Salz wiedergeben (Indizes = tiefgestellte Zahlen in der Formel). Hinweis: Im Gegensatz zu Molekülformeln müssen Verhältnisformeln gekürzt dargestellt werden (also z.b. nicht Na 2 Cl 2 sondern NaCl)! 8.12 Im PSE sind alle Elemente nach zunehmender Protonenzahl und ihrer Elektronenkonfiguration (=Bau der Atomhülle) geordnet. Aufgrund einer Periodizität in der Konfiguration entstehen waagrechte Perioden und senkrechte Gruppen. In den Gruppen sind Elemente mit ähnlichen chem. Eigenschaften zu finden. Edelgasatome (außer Helium) besitzen 8 Valenzelektronen (Elektronenoktett/Edelgaskonfiguration). Diese energetisch günstige Elektronenverteilung macht die Atome stabil und somit reaktionsträge. Bei chemischen Reaktionen mit Elektronenübertragung werden i.d.r. so viele Elektronen von den Reaktionspartnern abgegeben bzw. aufgenommen, dass die Atome der beteiligten Elemente diese Edelgaskonfiguration erreichen (Oktettregel).

4 8.13 Was ist ein Molekül? Benenne und beschreibe den Bindungstyp, der in Molekülen vorliegt! Wie nennt man die Formeln von Molekülverbindungen und welche Aussagekraft haben diese Formeln? 8.13 Moleküle sind Teilchen, die aus zwei oder mehr Nichtmetallatomen bestehen. Jedes Atom im Molekül steuert ein Valenzelektron zur Bindung bei. Daher spricht man von einer kovalenten Bindung. Die Atome werden dabei durch ein bindendes Elektronenpaar zusammengehalten. Die konkrete Zahl der jeweiligen Elementatome wird durch die Molekülformel (= Summenformel) wiedergegeben Erläutere alle Bestandteile einer vollständigen Reaktionsgleichung an einem Beispiel! 8.15 Definiere den Begriff Wertigkeit und erklären seinen praktischen Nutzen an einem Beispiel! 8.14 Bsp.: 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2 O (g) E i < 0 In Reaktionsgleichungen ist die Summe der Edukte über einen Reaktionspfeil mit der Summe der Produkte verbunden. Mit Koeffizienten wird die Bilanz so ausgeglichen, dass auf beiden Seiten die gleichen Elemente in gleicher Atomzahl, aber in verschiedenen Gruppierungen erscheinen. Eine vollständige Reaktionsgleichung gibt den Aggregatzustand aller beteiligten Stoffe (s, l, g, aq) und die Reaktionsenergie an ( E i < 0 exotherm, E i > 0 endotherm) Wasserstoff hat die Wertigkeit 1. Die Wertigkeit der anderen Elemente ergibt sich aus der maximalen Anzahl der Wasserstoffatome, die ein Atom des betreffenden Elements in einer Verbindung zu binden oder ersetzen vermag. Sie lässt sich mithilfe des PSE abschätzen. Verhältnisformeln binärer Verbindungen ( = Verb. aus zwei Elementen) lassen sich aus den Wertigkeiten durch die Kreuzregel ableiten. Bsp: III II Kürzen Fe O Fe 2 O 3 nicht vergessen! 8.16 Stelle die Formeln folgender Stoffe auf: Sulfat-Ion Nitrat-Ion Ammoniak Ammonium-Ion Oxonium-Ion Hydroxid-Ion Methan Carbonat-Ion Phosphat-Ion 8.16 SO 4 2- NO 3 - NH 3 NH 4 + H 3 O + OH - CH 4 CO 3 2- PO 4 3-

5 8.17 Was besagen die folgenden chemischen Grundgesetze? - Gesetz vom Massenerhalt - Satz von Avogadro 8.17 Gesetz vom der Erhaltung der Masse: Die Gesamtmasse der Edukte einer chemischen Reaktion ist gleich der Gesamtmasse der Produkte, m (Edukte) = m (Produkte) da bei chemischen Vorgängen keine Atome entstehen oder vernichtet werden. Satz von Avogadro: Gleiche Volumina verschiedener Gasteilchen enthalten bei konstanten Bedingungen (Druck, Temperatur) stets gleich viele Gasteilchen, egal um welche Teilchenart (Atome, Moleküle) es sich handelt Beschreibe, wie Metallatome in einem Metall zusammenhalten und erkläre die gute elektrische Leitfähigkeit der Metalle! 8.18 Atomrümpfe (Kern + innere Elektronen) frei zwischen den Rümpfen bewegliche Valenzelektronen ( Elektronengas ) Die negativen VE zwischen den positiven Rümpfen wirken wie ein Kleber (elektrostatische Anziehung). Beim Anlegen einer äußeren Spannung werden die e - am Pluspol abgesaugt, am Minuspol hineingeschoben.