Integrationsphase der MSS 11

Transkript

1 Integrationsphase der MSS 11

2 Atombau, PSE und Salze Kennzeichnung eines Atoms und seines Kerns Energiestufen- / Schalenmodell der Atomhülle Zusammenhang zwischen Atombau und PSE Bildung und Ladung von Ionen Merksätze zu Salzen Aufstellen von Ionengleichungen Atombau und PSE Integrationsphase 2

3 Das Heliumatom Nukleonenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen 4 2 He Elementsymbol Kernladungszahl (Ordnungszahl) = Anzahl der Protonen = Anzahl der Elektronen Anmerkung: Anzahl der Neutronen = Nukleonenzahl Kernladungszahl (Ordnungszahl) Kennzeichnung eines Atoms und seines Kerns Integrationsphase 3

4 Ionisierungsenergien und Energiestufen Energiestufen- / Schalenmodell der Atomhülle Integrationsphase 4

5 Zusammenhang zwischen Atombau und PSE Dem PSE sind alle wichtigen Informationen zum Atombau eines Elementes zu entnehmen: Periodennummer Gruppennummer Ordnungszahl Durchschnittliche Atommasse Zahl der Elektronenschalen Zahl der Außenelektronen Zahl der Protonen Zahl der Elektronen Nukleonenzahl Nukleonenzahl Protonenzahl + Neutronenzahl Zusammenhang zwischen Atombau und PSE Integrationsphase 5

6 Bildung und Ladung von Ionen Bildung und Ladung von Ionen Integrationsphase 6

7 Merksätze zu Salzen Verbindungen, die aus Ionen aufgebaut sind (Ionenverbindungen), bezeichnet man als Salze. Die Differenz der Energieinhalte der im Gitter gebundenen Ionen und der freien Ionen ist die Gitterenergie. Die Bindung, die entgegengesetzt geladene Ionen in einem Ionengitter zusammenhält, bezeichnet man als Ionenbindung. Bilden sich aus Atomen durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen Ionen, so haben die Ionen meist die gleiche Elektronenkonfiguration wie ein Edelgasatom. Diesen Zusammenhang bezeichnet man als Edelgasregel. Merksätze zu Salzen Integrationsphase 7

8 Formeln und Reaktionsgleichungen Aufstellen von Reaktionsgleichungen für die Bildung von Salzen aus den Elementen Veranschaulichung einer Reaktionsgleichung Vom Text zur Reaktionsgleichung Nachweisreaktionen für wichtige Ionen Formeln und Reaktionsgleichungen Integrationsphase 8

9 Aufstellen von Reaktionsgleichungen für die Bildung von Salzen aus den Elementen Am Beispiel der Reaktion von Aluminium und Sauerstoff Schritt 1 Elementsymbole notieren Al + O Schritt 2 Ionenbildung (nach Edelgasregel) Al + O Al 3+ + O 2- Schritt 3 Ladungsausgleich der Ionen Al + O 2 Al O 2- Schritt 4 Aufstellen der Verhältnisformel des Salzes Al + O Al 2 O 3 Schritt 5 Aufstellen der Molekülformeln der Edukte Al + O 2 Al 2 O 3 Schritt 6 Atomausgleich 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 Aufstellen von Reaktionsgleichungen für die Bildung von Salzen aus den Elementen Integrationsphase 9

10 Veranschaulichung einer Reaktionsgleichung 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O Veranschaulichung einer Reaktionsgleichung Integrationsphase 10

11 Vom Text zur Reaktionsgleichung 1. Unterstreiche alle im Text erwähnten Stoffe und Schlüsselwörter 2. Hebe die für die Aufgabenstellung relevanten Stoffe und Schüsselwörter hervor 3. Bestimme, welche von diesen Stoffen Edukte bzw. Produkte sind 4. Überlege anhand der Schlüsselwörter bzw. eigener Vorkenntnisse, ob weitere und ggf. welche Stoffe für die Reaktion noch bedeutsam sind 5. Formuliere die Wortgleichung 6. Notiere die Formeln für die entsprechenden Stoffe 7. Richte die Reaktionsgleichung ein Vom Text zur Reaktionsgleichung Integrationsphase 11

12 Nachweisreaktionen für wichtige Ionen Ion Halogenid Cl - Br - I - Sulfat SO 4 2- Carbonat CO 3 2- Nachweisreaktion Mit Silber-Ionen bilden Chlorid-Ionen einen weißen Niederschlag: Ag + (aq) + Cl- (aq) AgCl (s) Bromid-Ionen einen weiß-gelben Niederschlag: Ag + (aq) + Br- (aq) AgBr (s) Iodid-Ionen einen gelben Niederschlag: Ag + (aq) + I- (aq) AgI (s) Mit Barium-Ionen bilden Sulfat-Ionen einen weißen Niederschlag: Ba 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) BaSO 4(s) Saure Lösungen zersetzen Carbonate: CO 3 2- (aq) + 2 H + (aq) CO 2(g) + H 2 O (l) das dabei entstehende Kohlenstoffdioxid bildet mit Kalkwasser einen weißen Niederschlag: CO 2(g) + Ca 2+ (aq) + 2 OH- (aq) CaCO 3(s) + H 2 O (l) Ammonium NH 4 + Alkalische Lösungen zersetzen Ammonium: NH 4 + (aq) + OH - (aq) NH 3(g) + H 2 O (l) der dabei entstehende Ammoniak färbt feuchtes Universalindikatorpapier blau: NH 3(g) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) Eisen-Ionen Fe 2+ Fe 3+ Eisen(II)-Ionen bilden mit einer Lösung von Kaliumhexacyanoferrat(III) einen tiefblauen Niederschlag (Turnbull s Blau) Eisen(III)-Ionen bilden mit einer Lösung von Kaliumhexacyanoferrat(II) einen tiefblauen Niederschlag (Berliner Blau) Nachweisreaktionen für wichtige Ionen Integrationsphase 12

13 Quantitative Aspekte und Stöchiometrie Welche quantitativen Informationen können aus einer Reaktionsgleichung gewonnen werden? Vorgehensweise zur Ermittlung stöchiometrischer Größen Quantitative Aspekte und Stöchiometrie Integrationsphase 13

14 Welche quantitativen Informationen können aus einer Reaktionsgleichung gewonnen werden? Die Menge (bzw. Masse, Volumen) an Edukten, die bei einer chemischen Reaktion eingesetzt werden müssen Die Menge (bzw. Masse, Volumen) an Produkten, die bei einer chemischen Reaktion entstehen Die Verhältnisformel einer Verbindung aus Wägung (bzw. Volumenmessung) der beteiligten Stoffen Welche quantitativen Informationen können aus einer Reaktionsgleichung gewonnen werden? Integrationsphase 14

15 Vorgehensweise zur Ermittlung stöchiometrischer Größen 1. Das Reaktionsgleichung wird aufgestellt 2. Das Stoffmengenverhältnis wird bestimmt 3. Die Stoffmengendefinition wird eingesetzt 4. Die Beziehung wird nach der gesuchten Größe durch Äquivalenzumformung aufgelöst 5. Der gesuchte Wert wird berechnet Vorgehensweise zur Ermittlung stöchiometrischer Größen Integrationsphase 15

16 Gehaltsangaben für Stoffgemische Integrationsphase 16

17 Veranschaulichung von Stoffgemischen Eine Portion eines Salzes der Formel XY 2 mit der Masse m(salz) = 28 g wird in V(Lösem.) = 10 l Lösemittel gelöst. Durch den Lösevorgang vergrößert sich das Volumen der Lösung auf V LS = 12 l. Ein Teilchen repräsentiert 1 mol. m(xy 2 ) = 28 g n(xy 2 ) = 4 mol m(x) = 12 g n(x) = 4 mol m(y) = 16 g n(y) = 8 mol Volumenänderung! V(Lösem) = 10 l m(lösem) = 16 g r(lösem) = 1,6 g/l V LS = 12 l m LS = 44 g r LS = 3,67 g/l Stoffmengenkonzentrationen c(x) = 4 mol / 12 l = 0,33 mol/l c(y) = 8 mol / 12 l = 0,66 mol/l c(xy 2 ) = 4 mol / 12 l = 0,33 mol/l Massenanteile w(x) = 12 g / 44 g = 27,3 % w(y) = 16 g / 44 g = 36,4 % w(xy 2 ) = 28 g / 44 g = 63,6 % Veranschaulichung von quantitativen Beziehungen bei Stoffgemischen Massenkonzentrationen b(x) = 12 g / 12 l = 1 g/l b(y) = 16 g / 12 l = 1,33 g/l b(xy 2 ) = 28 g / 12 l = 2,33 g/l Integrationsphase 17