Aufstellen von chemischen Formeln

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1 Gesucht ist die Formel für ein chemisches Element Gesucht ist die Formel für eine chemische Verbindung Aufstellen von chemischen Formeln Das Element ist kein HONClBrJF. Das Element ist ein HONClBrJF. Schreibe das Elementsymbol für das Atom auf z.b.: Mg, Na, Al, S, C, P Schreibe das Symbol für ein zweiatomiges Molekül auf. Bsp.: O 2, Cl 2, H 2, N 2 Es handelt sich um eine Nichtmetall- Nichtmetall- Verbindung Es handelt sich um eine Metall- Nichtmetall- Verbindung 1. Benutze das PSE! Schreibe die beiden Elementsymbole der an der Verbindung beteiligten Atomsorten nebeneinander (erst das Metall, dann das Nichtmetall). 1. Schreibe die beiden Elementsymbole der an der Verbindung beteiligten Atomsorten nebeneinander. Übersetze die griechischen Zahlwörter mono 1, di 2, tri 3, tetra 4, penta 5, hexa 6. Schreibe das jeweilige Zahlwort als Index hinter das entsprechende Elementsymbol. 2. Der Index 1 kann vereinfacht weggelassen werden. Bsp.: Distickstofftrioxid N 2 O 3 Dichlormonoxid Cl 2 O (Dichloroxid) Monophosphorpentabromid PBr 5 (Phosphorpentabromid) 3. Das Zahlwort mono wird in vielen Namen ebenfalls vereinfacht weggelassen. 2. Schreibe die Wertigkeit über das Metall. 3. Schreibe die Wertigkeit über das Nichtmetall. 4. Wende die Überkreuzregel an. 5. Kürze falls möglich. Nebengruppenmetalle können verschiedene Wertigkeiten annehmen. Diese muss im Namen angegeben werden. Eisen(III)oxid oder Eisen(II) oxid.

2 Wie findet man den Namen für eine chemische Verbindung? Gesucht der Name für ein chemisches Element Schreibe den Namen für das Elementsymbol. Gesucht ist der Name für eine chemische Verbindung Es handelt sich um eine Nichtmetall- Nichtmetall- Verbindung Es handelt sich um eine Metall- Nichtmetall- Verbindung Das Metall ist in der I, II Hauptgruppe oder es handelt sich um Aluminium oder Bor. Das Metall ist in den Nebengruppen 1. Schreibe das Zahlenwort des Index des ersten Elementsymbols. 2. Schreibe den Namen des ersten Elementsymbols. 3. Schreibe nun das Zahlenwort des Index des zweiten Elementsymbols. 4. Schreibe den Namen des zweiten Elementsymbols mit der Endung -id. Beispiele Verbindungen des Sauerstoffs enden auf oxid Verbindungen des Schwefels enden auf - sulfid Verbindungen des Chlors enden auf - chlorid Verbindungen des Fluors enden auf - fluorid Verbindungen des Broms enden auf -bromid Bsp.: Cl 2 O 4 = Dichlortetraoxid 1. Schreibe den Namen des Metalls. 2. Schreibe den Namen des Nichtmetalls mit der Endung -id. Beispiele Verbindungen des Sauerstoffs enden auf oxid Verbindungen des Schwefels enden auf - sulfid Verbindungen des Chlors enden auf - chlorid Verbindungen des Fluors enden auf - fluorid Verbindungen des Broms enden auf -bromid Bsp.: Na 2 S = Natriumsulfid, Al 2 O 3 = Aluminiumoxid 1. Ermittle die Wertigkeit des Metalls! 2. Schreibe den Namen des Metalls. Dahinter in Klammern die Wertigkeit! 3. Schreibe den Namen des Nichtmetallatoms mit der Endung -id. Bsp.: CuO = Kupfer(II)- oxid, Fe 2 O 3 = Eisen(III)-oxid

3 ÜBUNGEN: Kein HONClBrJF: Natrium Magnesium Aluminium Schwefel Ein HONClBrJF: Sauerstoff _ Brom Fluor Nichtmetall Nichtmetall - Verbindung: Kohlenstoffdioxid Schwefeltrioxid Diphosphorpentaoxid Kohlenstoffdisulfid Metall Nichtmetall Verbindung: Natriumsulfid _ Natriumoxid Eisen- (III)-oxid Aluminiumsulfid Erstelle die chemischen Formeln für folgende Elemente und Verbindungen: a) Jod f) Kohlenstoffmonoxid k) Eisen-(III)-sulfid b) Phosphor g) Diphosphorpentaoxid l) Brom c) Dihydrogenoxid h) Kaliumsulfid m) Kupfer(I)sulfid d) Dichlortetraoxid i) Sauerstoff n) Kohlenstoffdisulfid e) Magnesiumchlorid j) Wasserstoff o) Calciumoxid

4 Benenne folgende Verbindungen richtig: a. K 2 S b. N 2 O 3 c. CuO d. PCl 5 e. Na 2 S f. MnO 2 g. CoCl 2 h. Mn 2 O 3 i. Cl 2 O 2 Nr. Symbole Wertigkeit der Elemente kgv Zahlenverhältnis der Atome Formel Name 1 Cu O II II 2 Cu O IV II 3 Pb O II II 4 Pb O IV II 5 Pb O V II 6 Sn O II II 7 Sn O IV II 8 Fe O II II 9 Fe O III II 10 Hg O I II 11 Hg O II II 12 Mn O II II 13 Mn O IV II 14 Mn O VII II 15 S O IV II 16 S O VI II 17 Cl O VII II 18 N O III II 19 N O IV II

5 Chemische Reaktionen in chemischer Schrift Chemische Reaktion = Reaktion von 2 oder mehr Molekülen bzw. Atomen unter Energeibeteiligung miteinander. Chemische Reaktionen lassen sich in Schriftform darstellen: Wortgleichung: Vollständiges Ausschreiben der Namen ohne Zahlenangaben Formelgleichung: Kurzschreibweise einer chemischen Reaktion mit chemischen Symbolen bzw. Formeln und allen Zahlen (Indexzahlen und Faktoren) Symbole in Reaktionsgleichungen: + : entspreicht und oder plus : Reaktionspfeil, bedeutet: Es findet eine Reaktion statt (KEIN =) Regeln zum Aufstellen einer Formelgleichung: 1. Wortgleichung erstellen 2. Symbole bzw. Formeln für die Wörter schreiben 3. Ausgleichen: auf beiden Seiten des Reaktionspfeils muss dieselbe Anzahl von Atomen stehen, deshalb mit Faktoren richtig stellen Beachte: Indexzahlen können nicht verändert werden, die Faktoren vor der Formel schon! Natrium + Chlor Natriumchlorid 2 Na + Cl 2 2 NaCl Aluminium + Sauerstoff Dialuminiumtrioxid 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 Magnesium + Fluor Magnesiumdifluorid Mg + F 2 MgF 2

6 ÜBUNGEN: Erstelle die Formeln für die folgenden chemischen Verbindungen! a) Lithiumchlorid: c) Dialuminiumtrisulfid: b) Magnesiumoxid: d) Diwasserstoffsulfid: Gib die vollständigen, richtigen Namen für die folgenden chemischen Verbindungen an! a) Fe 2 O 3 : b) NaBr: c) CaI 2 : d) NO 2 : Schreibe die Wortgleichung und Formelgleichung für folgende Reaktionen: a. Kohlenstoff reagiert mit Sauerstoff b. Kupfer reagiert mit Schwefel zu Kupfer(I)sulfid c. Kalium reagiert mit Schwefel

7 Chemische Reaktionen 1. Analyse Die chemische Zerlegung einer chemischen Verbindung in ihre Elemente, die andere Eigenschaften haben als die Verbindung, nennt man Analyse. Beispiel: Analyse von Wasser V (Versuch): Wasser wird durch das Anlegen von Spannung im Hofmann-Apparat zur Reaktion gebracht Autor: Peter B (Beobachtung): An jedem Pol entsteht ein Gas. Durch Nachweise lassen sich diese identifizieren: Am negativen Pol entsteht Wasserstoffgas H 2 (Knallgasprobe) Am Pluspol entsteht Sauerstoffgas O 2 (Glimmspanprobe) E (Erklärung): Wasser besteht als Verbindung aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff. Durch Anlegen einer Spannung lässt sich die Bindung der Elemente im Wasser trennen. Dabei entstehen die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 (doppelt so viel Wasserstoff- wie Sauerstoffgas) Wortgleichung: Wasser Wasserstoff + Sauerstoff Formelgleichung: 2 H 2 O 2 H 2 + O 2 2. Synthese Die Vereinigung von mindestens 2 Reinstoffen (Elementen und/oder Verbindungen) in einer chemischen Reaktion zu einer neuen chemischen Verbindung mit neuen Eigenschaften nennt man Synthese Beispiel: Synthese von Wasserstoff und Sauerstoff V (Versuch): Eine Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2 zu 1 wird in einem Reagenzglas entzündet.

8 B (Beobachtung): Es knallt und das Gasgemisch brennt sehr schnell ab. Das Reagenzglas wird feucht. E (Erklärung): Nach Zufuhr von Aktivierungsenergie reagieren die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff unter Abgabe von Energie zu Wasser Wortgleichung: Wasserstoff + Sauerstoff Wasser Formelgleichung: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O 3. chemische Reaktionen im Teilchenmodell V (Versuch): Ein Zündholz wird in ein Reagenzglas (RG) gegeben und dieses dann verschlossen. Das RG wird gewogen und die Masse notiert. Das Zündholz wird anschließend im geschlossenen Reagenzglas entzündet. Das RG wird erneut gewogen und mit der vorherigen Masse verglichen. B (Beobachtung): Die Masse ist gleich geblieben E (Erklärung): siehe Merke Merke: Bei chemischen Reaktionen findet unter Abgabe oder Aufnahme von Energie eine Neuordnung der beteiligten Atome statt. Sie werden weder vernichtet noch neu erschaffen. Die Summe der Atome der Ausgangsstoffe (Edukte) ist gleich der Summe der Produkte. Beispiel: Analyse und Synthese von Wasser Analyse 2 H 2 O 2 H 2 + O 2 Synthese 4. Chemische Reaktionen und Energie An chemischen Reaktionen ist immer Energie beteiligt. Die zum Reaktionsstart notwendige Energie nennt man Aktivierungsenergie E A. a) Exotherme Reaktionsverläufe Beispiel: Synthese von Eisensulfid aus Eisen und Schwefel E P E E Hier wird Energie frei! E G > E A

9 Grund für exotherme Reaktionen: Alle Stoffe streben einen energiearmen, also stabilen, Zustand an, den sie durch Energieabgabe erreichen können. b) Endotherme Reaktionsverläufe Beispiel: Analyse von Wasser Hier wird Energie benötigt! E A > E G Endotherme Reaktionen laufen nicht freiwillig ab, da die Produkte bereits energiearm und damit stabil sind. 5. Chemische Helfer im Einsatz Die Katalyse a. Die Aktivierungsenergie E A einer Reaktion ist oft ein Reaktionshindernis. Sie kann aber durch einen Katalysator gesenkt werden, so dass die Reaktion leichter startet. Die Reaktion wird dann als Katalyse bezeichnet. Katalysator = Ein Stoff der E A herabsenkt und die Reaktion begünstigt. b. Wirkungsweise Katalysatoren setzen E A herab Beschleunigen die Reaktion Bleiben selbst unverändert Durch Kontakt mit dem Katalysator wird die die Atome zusammenhaltende Kraft vermindert, dadurch können leichter Veränderungen (Umgruppierungen) stattfinden.

10 V: Zu Wasserstoffperoxid wird Kupfer (o.ä.) und Braunstein gegeben. B: Bei Kupfer passiert nichts, bei Braunstein deutliche Blasenbildung E: Der Katalysator Braunstein setzt E A herab, so dass die Reaktion auch bei Zimmertemperatur abläuft. c. Beispiele für Katalysatoren - Asche (Verbrennung von Zucker) - Braunstein - Platin - Biokatalysatoren (Enzyme, die den Ablauf einer chemischen Reaktion in Zellen von Lebewesen bei niedrigen Temperaturen ermöglichen) : Katalase, Pepsin d. Technische Anwendungen - Autokatalysator: Umwandlung von giftigem CO in CO2 - Haber-Bosch Verfahren: Gewinnung von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff - Ostwald-Verfahren: Gewinnung von Salpetersäure aus Ammoniak und Luft Der Aufbau der Atome Atome bestehen aus Elementarteilchen: Ladung: Wo zu finden: relative Atommasse: Proton positiv Kern 1 Elektron negativ Hülle 0 Neutron neutral Kern 1 Nukleonenzahl (A)(=Massezahl) = Protonenzahl (P) + Neutronenzahl (N) Elementdarstellung: Nukleonenzahl / Massezahl A Protonenzahl, Elektronenzahl,Ordnungszahl, X (Element) Z Um Ladungsabstoßung zu vermeiden, ist zwischen den Protonen immer ein Neutron zu finden. Die Elemente unterscheiden sich in der Protonen- und Neutronenzahl, die Isotope eines Elements nur in der Neutronenzahl. Bsp: Uran 235 und 238 P: 92 aber A=235 und 238

11 Gold ist leerer Raum Das Kern-Hülle-Modell von Rutherford: Art der Ladung Stoff oder Gegenstand, der die Strahlung nicht aufhält Stoff oder Gegenstand, der die Strahlung aufhält α-strahlung β-strahlung γ-strahlung Luft metallbleche menschliche Körper Papier dickeres sehr dickes metallblech Metall Versuchsaufbau: Kohlenstoffblock α-strahl Radium Detektionsschirm Goldfolie Die α-teilchen können fast ungehindert den Leuchtschirm erreichen. Atome sind keine undurchlässigen Teilchen. Erkenntnis von Ernest Rutherford: Kern, positiv geladen, besteht aus Protonen Hülle, negativ geladen, besteht aus Elektronen

12 Der Schüler korrigiert den Lehrer Das Atommodell nach Bohr Elektronen sind nicht mehr ungeordnet in einer Hülle, sondern auf bestimmten Kreisbahnen um den Atomkern zu finden. Auf jedem Kreis sind maximal 2nhoch2 Elektronen zu finden. Die Elektronen auf dem äußersten nennt man Valenzelektronen (maximal 8). Kern mit Protonen und Neutronen 1. Kreisbahn mit Platz für 2 Elektronen 2. Kreisbahn mit Platz für 8 Elektronen 3. Kreisbahn mit Platz für 18 Elektronen 4. Kreisbahn mit Platz für 32 Elektronen 5. Kreisbahn mit Platz für 50 Elektronen 6. Kreisbahn mit Platz für 72 Elektronen 7. Kreisbahn mit Platz für 98 Elektronen Eine Erweiterung zum Bohr schen Atommodel stellt das Schalenmodell dar. Da sich die Elektronen durch Ladungsabstoßung möglichst weit voneinander entfernen wollen, sind sie hier nicht auf einer Kreisbahn zu finden, sondern auf einer kugelförmigen Schale, die mit Buchstaben (K, L, M, N, O, P, Q) gekennzeichnet wird. K-Schale (entspricht 1. Kreisbahn) L-Schale (entspricht 2. Kreisbahn) M-Schale (entspricht 3. Kreisbahn) N-Schale (entspricht 4. Kreisbahn) usw. Elektronen können durch Energiezufuhr in eine höhere Kreisbahn / Schale versetzt werden. Die Kreisbahn / Schale steht damit für ganz bestimmte Energieniveaus.

13 ÜBUNGEN 1. Das Atom mit der Ordnungszahl 14 und der Atommasse 28u. hat insgesamt wie viele Elementarteilchen? hat wie viele Elementarteilchen im Atomkern? hat wie viele Elementarteilchen in der Atomhülle? hat insgesamt wie viele ungeladene Elementarteilchen? hat insgesamt wie viele geladene Elementarteilchen? hätte ohne seine Atomhülle welche Masse? hat wie viele ungeladene Elementarteilchen in der Hülle? hat wie viele Neutronen im Kern? hat wie viele negativ geladene Elementarteilchen im Kern? hat wie viele Protonen in der Atomhülle? 2. Findet die Fehler und verbessert sie! Na P Cl Ne He K 1. Beim Blick in dein Periodensystem findest du folgende Angabe: F 9 a) Benenne beiden Zahlen mit dem Fachausdruck! Oben (19): _ Unten (9): _ b) Welche Aussagen lassen sich über den Atombau von Fluor mit Hilfe dieser Zahlen treffen? Nenne! c) Das Atom mit der Ordnungszahl 13 und der relativen Atommasse 26u. hat insgesamt wie viele Elementarteilchen? hat wie viele Elementarteilchen im Atomkern? hat wie viele Elementarteilchen in der Atomhülle? hat insgesamt wie viele ungeladene Elementarteilchen? hat insgesamt wie viele geladene Elementarteilchen? hätte ohne seine Atomhülle welche Masse? hat wie viele ungeladene Elementarteilchen in der Hülle? hat wie viele Neutronen im Kern? hat wie viele negativ geladene Elementarteilchen im Kern? hat wie viele Protonen in der Atomhülle?

14 Übungsaufgaben zum Bohr schen Atommodell 1. Skizziere jedes der Elemente nach dem Atommodell von Niels Bohr. a) b) c) d) e) f) S K P Cl Kr Li Um welche Elemente handelt es sich? Finde es mit Hilfe des Periodensystems heraus! Wieviele Neutronen besitzen folgende Atome? a) Kohlenstoff b) Schwefel c) Helium d) Iod e) Stickstoff f) Kalium 3. Wieviel Elektronen besitzen folgende Atome? a) Germanium b) Calcium c) Selen d) Neon 4. Wieviele Elektronen passen maximal auf die......k-schale:...m-schale:...o-schale:...l-schale:...n-schale: 5. Zeichnet die Bohrschen Atommodelle von Lithium, Silicium, Phosphor, Fluor und Neon. (Denke immer daran, auf der innersten Schale mit der Besetzung anzufangen!)