Stoffgemisch (homogen oder heterogen) 9SG C1. Homogene Stoffgemische 9SG C2. Heterogene Stoffgemische 9SG C3. Teilchenmodell 9SG C4

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1 Stoffgemisch (homogen oder heterogen) 9SG C1 Stoffgemische haben (je nach dem Mischungsverhältnis der beteiligten Stoffe) veränderliche Gemischeigenschaften. Sie sind durch physikalische Trennverfahren (Filtrieren, Destillieren, Sedimentieren, Extrahieren usw.) in Reinstoffe trennbar. Man unterscheidet homogene und heterogene Stoffgemische. Sie bestehen aus einer einzige Phase, d.h. sie haben ein einheitliches Aussehen: Homogene Stoffgemische 9SG C2 Feststofflösung: Feststoff ist in Flüssigkeit gelöst (Zuckerwasser) Gaslösung: Gas in Flüssigkeit gelöst z.b.: Kohlenstoffdioxid in Wasser Flüssigkeitsgemisch: Lösung zweier Flüssigkeiten z.b. Alkohol in Wasser (Wein) Legierung: homogene Mischung zweier Metalle z.b. Messing (Kupfer und Zink) Sie bestehen aus mehreren Phasen, d.h. haben ein uneinheitlichen Aussehen. Heterogene Stoffgemische 9SG C3 Feststoffgemenge: fest/fest z.b. Granit Suspension: fest/flüssig z.b. Mehl/Wasser Emulsion: flüssig/flüssig z.b. Milch (Fetttröpfchen in Wasser) Nebel: flüssig/gasförmig/ Rauch: fest/gas Teilchenmodell 9SG C4 Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen. Teilchen können sein: Atome (atomos gr. = unteilbar) Moleküle (zusammengesetzte Teilchen) oder Ionen (geladene Teilchen)

2 Fest, flüssig oder gasförmig Aggregatszustände 9SG C5 Reinstoff (Verbindung oder Element) 9SG C6 Verbindung 9SG C7 Element 9SG C8 Übergang von nach: fest flüssig = schmelzen, flüssig gasförmig = verdampfen, flüssig fest = erstarren, gasförmig flüssig = kondensieren, fest gasförmig = sublimieren, gasförmig fest = resublimimieren Stoffebene: Jeder Reinstoff hat unveränderliche Kenneigenschaften (Siedepunkt, Schmelzpunkt, Dichte, Aggregatszustand bei RT, Leitfähigkeit, Geruch, Farbe, Kristallform.) Reinstoffe sind durch einfache physikalische Trennverfahren (Destillieren, Filtrieren, Zentrifugieren..) nicht weiter trennbar. Teilchenebene: Ein Reinstoff besteht aus einer Teilchensorte (Wasser aus Wassermolekülen) Stoffebene: Reinstoff, der aus mind. 2 Elementen durch eine chemische Reaktion (Synthese) entstanden ist und durch chem. Methoden (Analyse) auch wieder in diese zerlegt werden kann. Beispiel: Wasser kann in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Teilchenebene: Stoff, der die verschiedenen Teilchen zweier oder mehrerer Elemente in einem bestimmten Zahlenverhältnis enthält. ( H 2 O: H-Atome und O-Atome im Verhältnis 2:1) Stoffebene: Reinstoff, der (chemisch) nicht mehr weiter zerlegt werden kann; jedem Element ist ein Elementsymbol zugeordnet z.b. Wasserstoff: Elementsymbol H Teilchenebene: Verband aus Teilchen (Atomen, Molekülen) einer einzigen Art, d.h. derselben Protonenzahl. z.b. Wasserstoff: Kleinstes Teilchen ist ein Molekül aus zwei Wasserstoffatomen (H-H oder H 2 )

3 Chemische Formel 9SG C9 Eine chemische Formel gibt das Zahlenverhältnis an, in dem die Atome in einer chemischen Verbindung vorkommen. So gibt z.b. die Formel H 2 O an, dass in der Verbindung Wasser die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 vorkommen. Der Index (tief gestellte Zahl) bezieht sich auf das links davor stehende Elementsymbol. Chemische Reaktion 9SG C10 Reaktionsgleichung 9SG C11 Stoffebene: Vorgang, bei dem unter Energiebeteiligung aus einem oder mehreren Reinstoffen ein oder mehrere neue Reinstoffe entstehen; Chemische Reaktionen sind Stoff- und Energieumwandlungen Teilchenebene: Chemische Reaktionen sind gekennzeichnet durch Umordnung und Veränderung von Teilchen Umbau von chemischen Bindungen Die Reaktionsgleichung gibt an, welche Teilchen in welchem kleinstmöglichem Zahlverhältnis miteinander reagieren bzw. entstehen. Beispiel: CH O 2 CO H 2 O Stoffebene: Bei der Umsetzung von Methan mit Sauerstoff (= Verbrennung von Methan) entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Teilchenebene: 1 Methanmolekül reagiert mit 2 Molekülen Sauerstoff zu 1 Molekül Kohlenstoffdioxid und 2 Molekülen Wasser. Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten. Energie 9SG C12 Formen der Energie sind z.b.: Wärme-, Licht-, Lage-, Bewegungsenergie, elektrische, mechanische, chemische Energie Energie geht nicht verloren. Die verschiedenen Energieformen sind jedoch ineinander umwandelbar.

4 Innere Energie 9SG C13 Die innere Energie ist die in einem Stoff oder in Stoffen gespeicherte Energie, also der Energievorrat im Inneren eines Systems (= Edukte oder Produkte) Reaktion, bei der Wärme frei wird! E i exotherme Reaktion 9SG C14 E1 E2 Edukte Produkte Aktivierungsenergie E i < 0 Reaktionskoordinate (-weg) Reaktion, bei der Wärme verbraucht wird (ständige Wärmezufuhr). endotherme Reaktion 9SG C15 E i E1 E2 Aktivierungsenergie Edukte Produkte E i > 0 Reaktionskoordinate (-weg) Aktivierungsenergie 9SG C16 Die zur Auslösung einer Reaktion erforderliche Energie. Die Edukte werden durch die Aktivierungsenergie in einen reaktiven Zustand versetzt. Bei exothermen Reaktionen sind die Edukte in einem metastabilen Zustand, d.h. sie reagieren unmessbar langsam, sie gehen nicht spontan in einen stabilen (energiearmen Zustand) über; instabil ist der Zustand nach Zuführung der E A.

5 Katalysator 9SG C17 Stoff, der eine chemische Reaktion beschleunigt, indem er die Aktivierungsenergie herabsetzt. Ein Katalysator liegt vor und nach der Reaktion unverändert vor. Das Atom ist das kleinste Teilchen eines Elements. Atom 9SG C18 In der Atomhülle befinden sich Elektronen, im Atomkern, die Protonen und Neutronen. Die Atome eines Elementes haben die gleiche Protonenzahl. Die Nukleonenzahl A ist die Summe aus Protonenzahl Z und Neutronenzahl N: A = Z + N Isotop 9SG C19 Atome gleicher Protonenzahl, aber verschiedener Neutronenzahl und damit verschiedener Masse. Beispiel: Molekül 9SG C20 Moleküle sind Verbände aus Nichtmetallatomen, die bei Elementen aus gleichartigen Atomen, bei Verbindungen aus verschiedenartigen Atomen bestehen. Die Molekülformel gibt an, wie viele Atome im Molekül vorhanden sind. Beispiele: H 2 : H 2 O: NH 3: Element Verbindung Verbindung

6 Elemente, die als zweiatomige Moleküle vorkommen 9SG C21 Wasserstoff (H 2 ) Stickstoff (N 2 ) Sauerstoff (O 2 ) alle Elemente der 7. Hauptgruppe (Halogene) Fluor (F 2 ) Chlor (Cl 2 ) Brom (Br 2 ) Iod (I 2 ) Positiv geladener Kern: Protonen (p + ) + Neutronen (n) = Nukleonen Negativ geladene Hülle (e - ) Atombau 9SG C22 Energiestufenmodell der Atomhülle (Bohr`sches Atommodell) 9SG C23 Die Atomhülle ist in Schalen (Energiestufen) K, L, M,.. Q bzw. Hauptquantenzahl (n = 1, 2..7) gegliedert. Jede Hauptschale kann maximal mit 2 n 2 Elektronen besetzt werden. (z.b.: n=1 2e - ; n=2 8e - ) Der Raum, in dem sich ein Elektron mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit aufhält, wird Orbital genannt. (Exakte Angaben über den Ort und die Geschwindigkeit eines Elektrons lassen sich nicht machen.) Periodensystem der Elemente (PSE) 9SG C24 Metalle (links von der Diagonale) Halbmetalle (auf der Diagonale) Nichtmetalle (rechts von der Diagonale)

7 Energie, die zur Abtrennung eines Elektrons aus einem Atom benötigt wird Ionisierungsenergie 9SG C25 Edelgas-Konfiguration Oktettregel 9SG C26 Besonders stabile Elektronenkonfiguration (e - Anordnung) gleich der eines Edelgases; In der Regel: 8 Valenzelektronen = Außenelektronen (Elektronenoktett) [Ausnahme Helium (Elektronendublett)] Salze 9SG C27 Ion - Ionenbindung Ionengitter 9SG C28 Bei der Reaktion von Metallen mit Nichtmetallen entstehen Salze (Ionenverbindungen). Charakteristische Salzeigenschaften: Kristallinität, Sprödigkeit, elektrische Leitfähigkeit in Lösungen und Schmelzen Nicht aber im festen Zustand! (Leiter 2. Ordnung) Elektrisch geladene Atome (Atom-Ionen) oder Atomverbände (Molekül-Ionen) Anionen (negativ geladen) und Kationen (positiv geladen) ziehen sich gegenseitig an und bilden ein Ionengitter Ionenverbindungen sind Salze

8 Metalle- Metallbindung 9SG C29 Metallischer Glanz, gute Wärmeleitfähigkeit Elektrische Leitfähigkeit (Leiter 1. Ordnung) Elektronen als Ladungsträger (Elektronengas- Modell) Leichte Verformbarkeit (Metallgitter-Modell) Molekular gebaute Stoffe- Elektronenpaarbindung (=Atombindung =Kovalente Bindung) 9SG C30 Valenzelektronen Valenzstrich-Schreibweise 9SG C31 Molekular gebaute Stoffe werden von Nichtmetallen gebildet! Die Atome in einem Molekül sind durch ein gemeinsames Elektronenpaar verbunden. Einfachbindung: 1 bindendes Elektronenpaar z.b.: H-H Doppelbindung: 2 bindende Elektronenpaare z.b.: O=O Dreifachbindung: 3 bindende Elektronenpaare z.b. N N Elektronen der äußersten Schale (Energiestufe) Punkt: ungepaartes Elektron Strich: Elektronenpaar (2 Elektronen in einem Orbital) Teilchenmasse 9SG C32 Die Masse eines Teilchens (Atommasse m A, Molekülmasse m M ) wird in der Regel in der atomaren Masseneinheit u angegeben, die als 1/12 der Masse des C-12 Atoms definiert ist. 1u entspricht in etwa der Masse eines H- Atoms.

9 Mol 9SG C33 Avogadrokonstante N A 9SG C34 Molare Masse M (X) 9SG C35 Molares Volumen V mn 9SG C36 1 Mol (Zeichen 1 mol) ist die Stoffmenge n, die aus ebenso vielen Teilchen (Atomen, Molekülen, Ionen) besteht, wie Atome in 12 g des Kohlenstoffnuklids 12 C enthalten sind, d.h. 1 Mol sind 6,022 x Teilchen 1 Mol Kohlenstoff enthält 6, o Kohlenstoffatome und wiegt 12g. 1 Mol Kohlenstoffdioxidgas enthält 6, Kohlenstoffdioxidmoleküle und wiegt 44g. ( x 16) 1 Mol Wasserstoffgas (H 2 ) enthält 6, Wasserstoffmoleküle und wiegt 2g. Die Avogadro-Konstante ist der Quotient aus der Teilchenanzahl einer Stoffportion und der Stoffmenge dieser Stoffportion: N( X ) 1 N A ( X ) ; N A n( X ) mol Die Avogadro-Konstante hat für alle Stoffe den gleichen Wert: 23 1 N A 6,02 10 mol d.h.: In einem Mol eines Stoffes X sind 6,022 x Teilchen enthalten. Die molare Masse ist der Quotient aus der Masse einer Stoffportion und der Stoffmenge dieser Stoffportion: m( X ) g M ( X ) ; M 1 n( X ) mol Die molare Masse ist abhängig von der Stoffart. Der Zahlenwert der Teilchenmasse in u (Massenzahl im PSE) ist gleich dem Zahlenwert der molaren Masse. Beispiele: M(H 2 O) = 18g/mol; M(C) = 12g/mol; M(CO 2 ) = 44g/mol; M(H 2 )= 2g/mol Das molare Normvolumen ist der Quotient aus dem Normvolumen V n einer Stoffportion und der Stoffmenge dieser Stoffportion bei Normalbedingungen (0 C und 1013 hpa). Vn ( X ) Vmn ( X ) ; n( X ) Das molare Normvolumen beträgt für alle Gase 22,4 l/mol. V mn 22, 4 l mol