Chemie Stoffe: Gemenge Reinstoffe Grundstoffe Verbindungen physikalische Trennverfahren chemische Trennverfahren

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1 Chemie Stoffe: Gemenge Reinstoffe Grundstoffe Verbindungen physikalische Trennverfahren chemische Trennverfahren heterogenes Gemenge Granit: heterogenes Gemenge Salzlösung: homogenes Gemenge Elektrolyse von Wasser (chemischer Vorgang) 1-WG11-Chemie-Skript-A.docx/1

2 Chemie Stoffe und ihre Veränderungen, Teilchen der Stoffe, Symbolik, Formeln, Reaktionsgleichungen Gemenge In der Natur findet man in der Regel mehrere Stoffe vermischt. Man kennt heterogene und homogene Gemenge. Wasser und Kochsalz und Eisen und Kupfer H 2 O + NaCl + Fe + Cu physikalische Trennverfahren Reinigen, säubern führt zu sauberen, reinen Stoffen: sieben, filtern, auslesen, destillieren, extrahieren, dekantieren, eindampfen, Die einzelnen Stoffe als solche ändern sich dabei nicht. Eisenteile herausholen mit Magnet, Kupferstücke filtern, Kochsalz durch eindampfen gewinnen Wasser kondensieren lassen Reinstoffe Reine Stoffe enthalten keine Verunreinigungen, Fremdpartikel mehr. Sie sind völlig einheitlich aufgebaut. Eisen, Kupfer, Wasser, Kochsalz, Fe Cu H 2 O NaCl Die Reinstoffe unterteilen sich in zwei Gruppen: Grundstoffe Es gibt Stoffe, die sich durch absolut kein Verfahren weiter trennen lassen. Man kennt bisher 118 solcher Stoffe. Es sind elementare Basisstoffe. Sie stehen im PSE. Eisen, Kupfer Fe Cu Verbindungen Die allermeisten Reinstoffe sind Verbindungen und aus Grundstoffen (Elementen) aufgebaut. In diese lassen sie sich wieder trennen. Wasser, Kochsalz, H 2 O NaCl chemische Trennverfahren Dabei verändern sich die Stoffe, es entstehen andere Stoffe. Bsp.: Elektrolyse von Wasser, Reduktion von Metalloxiden, usw. Bei chemischen Trennverfahren werden Verbindungen getrennt, am Ende ergeben sich die Grundstoffe. Wasser Wasserstoff und Sauerstoff Kochsalz Natrium und Chlor Grundstoffe Aus diesen Stoffen sind alle anderen Stoffe (Verbindungen, Gemenge) aufgebaut. alle Stoffe im PSE sind Grundstoffe. 1-WG11-Chemie-Skript-A.docx/2

3 I II III IV V VI VII VIII 1.P 2.P 3.P 4.P 5.P 6.P 7.P H PSE: Periodensystem der Elemente 1 2 Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar Nebengruppen x K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Pt Au Hg Tl Pb Bi Po* At* Rn* Fr* Ra* He Infos Die uns heute bekannten ca. 118 Elemente lassen sich (grob) in zwei Gruppen einteilen: Metalle und Nichtmetalle. Metalle und Nichtmetalle Die meisten Elemente sind metallisch, Nur wenige Elemente sind keine Metalle, sie stehen links von der gestrichelten Linie. sie stehen rechts von der Linie. Als Elemente liegen alle Metalle atomar vor. Als Elemente sind C, Si, P, S und die Edelgase atomar. Als Elemente sind H, N, O, F, Cl, Br, I molekular. Formeln von molekular auftretenden Elementen: H 2 Wasserstoff, N 2 Stickstoff, O 2 Sauerstoff, O 3 Ozon, F 2 Fluor, Cl 2 Chlor, Br 2 Brom, I 2 Iod. Die Elemente sind im PSE nach einem bestimmten System angeordnet und durchnummeriert. Diese Nummern heißen Ordnungszahlen OZ. Das PSE wurde 1860 von den Chemikern Meyer (Deutschland) und Mendelejew (Russland) entwickelt. Damals waren etwa 50 Elemente bekannt. Weitere wichtige Namen: Dalton, Faraday, Berzelius. 1-WG11-Chemie-Skript-A.docx/3

4 Namen, Symbole, Formeln Als Vater der modernen Formelchemie gilt Jöns Jakob Berzelius, ein schwedischer Chemiker (gest. 1848). Er erfand die Symbolik für die Grundstoffe und die Formelschreibweise für die Verbindungen: Nomenklatur = Verzeichnis der in einem Wissenszweig gültigen Namen Die Namen der Elemente stammen - von lateinischen oder griechischen Worten: Fe ferrum Cu cuprum C carbo S sulfur He helios = Sonne - berühmte Forscher bzw. ihre Herkunftsländer sind verewigt: Ge Germanium Ga Gallium Po Polonium Eu Europium Es Einsteinium Hs Hassium Die Formeln von Verbindungen werden gebildet aus den Symbolen der beteiligten Elemente inklusive ihrer Teilchen-Anzahl: Schwefelsäure H 2 SO 4 1 Molekül Schwefelsäure besteht aus 2 H-Atomen, 1 S-Atom und 4 O-Atomen. Der Aufbau der kleinsten Teilchen folgt bestimmten Gesetzmäßigkeiten. Die Atome haben dabei einen bestimmten Wert, im PSE kann man ihre Wertigkeit W ablesen: HauptGruppe = I II III IV V VI VII VIII Die Elemente haben eine Wertigkeit (sie sind etwas wert): W = W = GruppenNummer W = 8 - GruppenNummer Bsp.: W(Mg) = 2 W(Al) = 3 W(N) = 3 = (8-5) W(S) = 2 Damit lassen sich leicht die Formeln von binären Verbindungen aufstellen: Man schreibt die zwei betreffenden Symbole, darüber die Wertigkeit Elemente mit gleichem Wert binden sich im Verhältnis 1:1 MgS schematisch: kürzen - bei Elementen mit verschiedenem Wert ermittelt man 3 2 kgv(2,3) = 6; 2 3=6; 3 2=6 mit dem kgv die Teilchenzahlen für den gleichen Wert Al 2 S 3 schematisch: Austausch der Wertigkeiten. Die Namen der binären Verbindungen werden folgendermaßen gebildet: Magnesiumsulfid Magnesium-sulf-id Metallname Nichtmetallsilbe id di zwei Silben für Nichtmetalle: ox Oxigenium Sauerstoff, Kaliumoxid eindeutig sind: Kaliumfluorid, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumiodid sulf Sulfur Schwefel Kaliumsulfid nitr Nitrogenium Stickstoff Kaliumnitrid hydr Hydrogenium Wasserstoff Kaliumhydrid Die Endsilbe id deutet immer auf eine binäre Verbindung hin. 1-WG11-Chemie-Skript-A.docx/4

5 Reaktionsgleichungen Bei chemischen Vorgängen ändern sich die Stoffe und damit auch die Formeln. Die Anzahl der "Atome" ändert sich insgesamt nicht. Bsp. Aluminium und Schwefel reagieren zu Aluminiumsulfid. Al + S Al 2 S 3 Dies beschreibt nur die beteiligten Stoffe. das Wort "Gleichung" bezieht sich auf die Anzahl der Teilchen. 2Al + 3S Al 2 S 3 Dies beschreibt korrekt die Anzahl der Teilchen. Die Formel Al 2S 3 ermittelt man in einer Nebenrechnung. Bsp.: Aluminium und Sauerstoff reagieren zu Aluminiumoxid. 4Al + 3 O 2 2(Al 2 O 3 ) Hier muss man wieder mit dem kgv arbeiten. Bei chem. Reaktionen heißen die Ausgangsstoffe "Edukte" und die entstehenden Stoffe "Produkte". lat.: educere herausführen, producere hinführen Bei chemischen Vorgängen findet eine Stoffänderung und Energie-Änderung statt: - bei exothermen Vorgängen wird Energie frei gr.: exo heraus, thermos die Wärme Thermometer, - bei endothermen Vorgängen muss ständig Energie zugeführt werden gr.: endo hinein die Therme - bei vielen Vorgängen muss eine "Start-Energie" zugeführt werden: Aktivierungsenergie E Akt Stelle die Reaktionsgleichungen für die folgenden Vorgänge auf (bestimme die einfachen Formeln der Verbindungen mit Hilfe der Wertigkeit der Elemente): a. Wir verbrennen Erdgas (Erdgas = Methan CH 4 ) Info: bei der Verbrennung von organischen Stoffen entstehen immer CO 2 und H 2 O. b. Wir verbrennen Öl (Öl = Heptan C 7 H 16 ) c. Wir verbrennen Benzin (Benzin = Oktan C 8 H 18 ) d. In Teelichtern brennt Wachs (Wachs = Stearin C 18 H 38 ) e. Magnesium verbrennt f. Magnesium brennt (auch) in Kohlendioxid. Es entsteht dann Mg-Oxid und Ruß. g. Natrium verbrennt h. Natrium reagiert mit Schwefel i. Natrium reagiert mit Chlor j. Aluminium oxidiert k. Nicole serviert heute abend flambiertes Eis. Alkohol C 2 H 5 OH verbrennt dabei. l. Magnesium und Salzsäure reagieren zu Mg-Chlorid und Wasserstoff. m. Propan C 3 H 8 verbrennt n. Aluminium und Eisenoxid Fe 2 O 3 reagieren zu Eisen und Aluminiumoxid. o. Wasser wird einer Elektrolyse unterworfen. 1-WG11-Chemie-Skript-A.docx/5