Reinstoffe 8C1. Stoffgemische (1) 8C2. Stoffgemische (2) 8C3. Trennverfahren 8C4. Nenne typische Kenneigenschaften von Reinstoffen!

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1 Reinstoffe Nenne typische Kenneigenschaften von Reinstoffen! 8C1 besitzen charakteristische Kenneigenschaften wie z.b. Siedepunkt, Schmelzpunkt, Dichte, Aggregatzustand bei RT, Leitfähigkeit, Geruch, Farbe, Kristallform, sind mit physikalischen Trennverfahren nicht weiter trennbar Stoffgemische (1) Definiere den Begriff Stoffgemisch! Benenne und charakterisiere die beiden Hauptgruppen der Stoffgemische! 8C2 bestehen aus mindestens zwei unterschiedlichen Stoffen zeigen Eigenschaften beider Stoffe sind mit physikalischen Trennverfahren in Reinstoffe trennbar homogene Gemische: eine Phase, einheitliches Aussehen heterogene Gemische: zwei oder mehr Phasen, uneinheitliches Aussehen Stoffgemische (2) Nenne und charakterisiere alle wichtigen Gemischtypen (inkl. Beispiel)! 8C3 Nebel: Rauch: Emulsion: heterogen, Flüssigkeit in Gas fein verteilt heterogen, Feststoff in Gas fein verteilt heterogen, Mischung zweier Flüssigkeiten, z.b. Frischmilch: Fetttröpfchen in Wasser Suspension: heterogen, Feststoff in Flüssigkeit verteilt, z.b. Schmutz in Wasser Lösung: homogen, Feststoff in Flüssigkeit, z.b. Salzwasser Gas in Flüssigkeit, z.b. Mineralwasser zwei Flüssigkeiten, z.b. Wein Legierung: homogen, Mischung zweier Metalle, z.b. Messing (Kupfer + Zink) Trennverfahren Zähle verschiedene Trennverfahren auf und nenne die Stoffeigenschaft, auf der die Trennung beruht! 8C4 Destillation aufgrund unterschiedlicher Siedetemperaturen z.b. Alkohol (78 C) und Wasser (100 C) Filtration aufgrund unterschiedlicher Teilchengröße z.b. Schmutzfilter in Kläranlage Eindampfen aufgrund unterschiedlicher Siedetemperaturen z.b. Meersalzgewinnung Entmischung aufgrund unterschiedlicher Dichten z.b. Fett in Bratensoße

2 Teilchenmodell Welche Beobachtungen können mit dem Teilchenmodell erklärt werden! Zähle die drei Teilchenarten auf und erkläre ihre Unterschiede! 8C5 Das Teilchenmodell beschreibt den Aufbau der Stoffe aus kleinsten Teilchen. Mit dem Teilchenmodell können die Aggregatzustände, ihre Abhängigkeit von Druck und Temperatur sowie der Vorgang der Diffusion erklärt werden. Teilchen können sein: einzelne, elektrisch neutrale Atome (atomos gr. = unteilbar): z.b. Neon Moleküle: aus Atomen zusammengesetzte Teilchen z.b. Wasser H 2O Ionen: elektrisch geladene Teilchen z.b. Kochsalz besteht aus den Ionen Na und Cl Aggregatzustände Skizziere die Aggregatzustände mit dem Teilchenmodell! Benenne und beschreibe die Aggregatübergänge! 8C6 Element Was versteht man unter einem Element? Welche 3 große Gruppen werden unterschieden? 8C7 Stoffebene: Reinstoff, der chemisch nicht mehr weiter in andere Stoffe zerlegt (enteint) werden kann Teilchenebene: Verband aus Atomen einer einzigen Art, d.h. mit derselben Protonenzahl Auflistung im PSE: jedem Element ist ein Elementsymbol zugeordnet 3 große Gruppen: Metalle Halbmetalle - Nichtmetalle Verbindung Was versteht man unter einer Verbindung? 8C8 Stoffebene: Reinstoff, der durch chemische Reaktionen in zwei oder mehreren Elementen zerlegt (enteint) werden kann, z.b. Wasser ( Wasserstoff + Sauerstoff) Teilchenebene: Ein Stoff, der die verschiedenen Atome zweier oder mehrerer Elemente in einem bestimmten Zahlenverhältnis enthält, z.b. H 2O: H : O = 2 : 1

3 Wertigkeit Was versteht man unter Wertigkeit? Wie kann man sie ermitteln? 8C9 Definition: Anzahl der Atome Wasserstoff, die ein Atom an sich binden kann Anzahl der Bindungen, die ein Atom eingeht Hilfsmittel zur Ermittlung der Formel von chemischen Verbindungen, KEINE Eigenschaft der Atome Ermittlung der Wertigkeit mit Hilfe des PSE: Hauptgruppe: I II III IV V VI VII VIII Wertigkeit: I II III IV III II I / aber: auch Elemente mit mehreren Wertigkeiten: Hauptgruppe: S, N, P, Pb Nebengruppe: Fe: II; III, Cu: I, II Chemische Formel (1) Beschreibe die wichtigsten Kennzeichen der chemischen Formelsprache! 8C10 die Kurzschreibweise für einzelne Atomsorten nennt man Symbole die Kurzschreibweise für eine chemische Verbindung nennt man Formel tiefgestellte Zahlen (Indices) beziehen sich auf das jeweils links stehende Symbol die in einer Reaktionsgleichung vor der Formel stehende Zahl (Koeffizient) bezieht sich auf die ganze Formel Chemische Formel (2) Beschreibe, wie man eine chemische Summenformel Schritt für Schritt ermittelt! 8C11 Ermittlung einer chemischen Formel: 1. Elemente anschreiben 2. Wertigkeiten über Elementen angeben 3. kleinstes gemeinsames Vielfaches ermitteln 4. Index = kgv / Wertigkeit des Elements z.b. Aluminiumoxid: III II kgv = 6 Al O Al2O3 Chemische Formel (3) Gib die griechischen Vorsilben und Endungen an, die bei der Benennung chemischer Formeln verwendet werden! 8C12 griechische Vorsilben: 1: mono, 2: di, 3: tri, 4: tetra, 5: penta, 6: hexa, 7: hepta, 8: octa, 9: nona, 10: deca Endungen: N: -nitrid, P: -phosphid, O: -oxid; S: -sulfid; F: -fluorid, Cl: -chlorid, Br: -bromid, I: -iodid

4 Chemische Formel (4) Erkläre die Nomenklatur der Salze und Moleküle 8C13 Salze (Metall- und Nichtmetallelement): Verhältnisformel: Anzahlverhältnis der Ionen im Gitter für Metallelemente mit nicht eindeutiger Wertigkeit: Metall(Wertigkeit)-Nichtmetall z.b. Eisen(III)-chlorid (sprich: Eisen(drei)chlorid) für Metallelement mit eindeutiger Wertigkeit MetallNichtmetall, z.b. Natriumchlorid Moleküle (Nichtmetall- und Nichtmetallelement) Molekülformel: Zahlenverhältnis der Atome im Molekül Index als griechische Vorsilbe angeben z.b. P 2O 5: Diphosphorpentaoxid Chemische Reaktion Beschreibe die Kennzeichen einer chemischen Reaktion 8C14 Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungen jede Reaktion ist mit einem Energieumsatz verbunden Stoffebene: aus einem oder mehreren Reinstoffen entsteht ein oder mehrere neue Reinstoffe Teilchenebene: Umordnung der einzelnen Atome und damit verbunden ein Umbau von chemischen Bindungen Aufstellen einer chemischen Reaktionsgleichung Beschreibe das Aufstellen einer Reaktionsgleichung! 8C15 1. Edukte und Produkte benennen (Wortgleichung) 2. Elementsymbole und chemische Formeln einsetzen 3. Gleichung einrichten = Einsetzen von Koeffizienten, um die Zahl der gleichen Atome links und rechts vom Reaktionspfeil auszugleichen a) Anzahl der Atome = Koeffizient x Index b) mit kompliziertester Verbindung beginnen, auch Brüche als Koeffizient zunächst zulässig c) durch Multiplikation der ganzen Gleichung ganzzahlige Koeffizienten anstreben Achtung: NUR MIT KOEFFIZIENTEN ausgleichen! Reaktionstypen Benenne die 3 unterschiedlichen Reaktionstypen! 8C16 Analyse (Zersetzung): Aus einem Edukt entstehen mehrere Produkte. Synthese (Vereinigung, Aufbau): Aus 2 oder mehreren Edukten entsteht ein Produkt. Die Synthese ist die Umkehrung der Analyse. Umsetzung: Aus mehreren Edukten entstehen mehrere Produkte

5 Energie Energie ist die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten Energieformen: Erkläre die Begriffe Energie, Energieform, Energieerhaltungssatz und innere Energie! 8C17 Wärme-, Licht-, Lage-, Bewegungsenergie, elektrische, mechanische, chemische Energie Energieerhaltungssatz: Energie geht nicht verloren, verschiedene Energieformen sind ineinander umwandelbar innere Energie (Ei): in einem Stoff / in Stoffen gespeicherte Energie Energieumsatz bei chemischen Reaktionen (1) Beschreibe die Begriffe exotherme Reaktion und skizziere das Energiediagramm! Exotherme Reaktion Reaktion unter Energieabgabe (Wärme, Licht, Strom) Zufuhr von Aktivierungsenergie (EA) zum Starten der Reaktion notwendig innere Energie Edukte > innere Energie Produkte Energiediagramm: 8C18 Energieumsatz bei chemischen Reaktionen (2) Beschreibe den Begriffe endotherme Reaktion Skizziere das Energiediagramm! Endotherme Reaktion Reaktion, die nur unter ständiger Energiezufuhr abläuft. Wärme-, Licht- oder elektrische Energie wird von außen zugeführt und in innere Energie der Produkte umgewandelt. innere Energie Edukte < innere Energie Produkte Energiediagramm: 8C19 Katalysator Was versteht man unter einem Katalysator? Skizziere das Energiediagramm! 8C20 Ein Katalysator ist ein Stoff, der: die Aktivierungsenergie einer Reaktion vermindert, damit die Reaktion beschleunigt, praktisch erst ermöglicht und sich dabei nicht dauerhaft verändert, sodass er in der Gesamtgleichung der Reaktion nicht auftritt. Energiediagramm:

6 Massenerhaltung Was besagt das Gesetz von der Erhaltung der Masse! Bei einer chemischen Reaktion ändert sich die Gesamtmasse der Reaktionspartner nicht. Die Summe der Massen der Edukte ist gleich der Summe der Massen der Produkte. m(edukte) = m(produkte) 8C21 Dalton sches Atommodell Welche Beobachtung liegt dem Dalton schen Atommodell zu Grunde? Formuliere die zentralen Hypothesen des Daltons! 8C22 Gesetz der konstanten Massenverhältnisse: Bei chemischen Reaktionen reagieren immer ganze Atome und keine Bruchteile. Zwei Stoffe reagieren daher immer in einem konstanten Massenverhältnis miteinander. Hypothesen: Atome sind kleinste, unteilbare Teilchen. Sie sind die Bausteine aller Stoffe. Die Atome eines Elements sind untereinander gleich. Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in Masse und Größe. Chemische Reaktionen verändern Atome nicht, sie führen nur zur Trennung ( Analyse), Bildung ( Synthese) oder Umgruppierung ( Umsetzung) von Atomverbänden. Nach dem Kern-Hülle-Modell von Rutherford besteht das Atom Welche Aussagen macht das Rutherfordsche Atommodell? 8C23 Atom aus einem winzigen, positiv geladenen Kern, in dem die Atommasse konzentriert ist, und einer riesigen, nahezu massefreien, von Elektronen erfüllten Atomhülle. Ein Atom setzt sich aus folgenden Elementarteilchen zusammen: Neutronen (n):! Protonen (p+): Elektronen (e ): } Atomkern Atomhülle Atome eines Elementes haben gleiche Protonenzahl Nukleonenzahl: Summe aus Protonen- und Neutronenzahl Atome eines Elements mit gleicher Protonenzahl Isotop Gib die Nuklidschreibweise für das Kohlenstoff-Isotop mit der Masse 12 u an! Definiere den Begriff Isotop und gib ein Beispiel! 8C24 (Elektronenzahl) und verschiedener Neutronenzahl gleiches chemisches Verhalten, aber unterschiedliche Masse Nuklidschreibweise: Beispiel: Die Isotope des Wasserstoff 1 1H 2 1H 3 1H

7 Energiestufenmodell der Atomhülle Was versteht man unter Elektronenkonfiguration? 8C25 Dem Elektron stehen in der Atomhülle nur ganz bestimmte Energiestufen (n = 1,2,..) bzw. Schalen (K,L,M,..) zur Verfügung, zwischen denen es unter Energieaufnahme oder abgabe wechseln kann. Die Elektronenkonfiguration ist die Zuordnung der Elektronen eines Atoms zu den verschiedenen Energiestufen. Die n-te Energiestufe ( Schale ) kann maximal 2 n 2 Elektronen aufnehmen. Erst wenn eine niedrigere Energiestufe mit 8 Elektronen voll besetzt ist, findet man Elektronen in der nächst höheren Energiestufe. Valenzelektronen Valenzstrich-Schreibweise Definiere den Begriff Valenzelektronen! Wie werden sie in der chemischen Formelschreibweise symbolisiert? Elektronen der jeweils äußersten Schale (= höchsten Energiestufe) Valenzstrich-Schreibweise: Punkt: 1 Elektron, Strich: Elektronenpaar 8C26 Edelgas-Konfiguration 8.13 Oktettregel Was sind Valenzelektronen? Welche Besonderheit zeigt die Elektronenkonfiguration der Edelgase? Wie werden sie in der chemischen Formelschreibweise symbolisiert? Welche Besonderheit 8C27 zeigen die Edelgase? Valenzelektronen sind die Elektronen der jeweils höchsten Energiestufe oder äußeren Schale. Edelgase besitzen alle eine vollbesetzte Außenschale. Helium In der mit 2 Valenzstrichweise Valenzelektronen (Elektronendublett) schreibt man einzelne Neon, Außenelektronen Argon, Krypton, als Xenon Punkte, und Radon Elektronenpaare als mit Striche jeweils um 8 (Elektonenoktett) das Elementsymbol. Eine Edelgase solche Edelgas-Elektronenkonfiguration besitzen alle eine vollbesetzte ist Außenschale. besonders Helium stabil. mit zwei Alle Valenzelektronen. Atome versuchen Neon, diese Argon, Krypton, Xenon und Radon mit jeweils acht. Edelgaskonfiguration zu erreichen. Eine solche Edelgas-Elektronenkonfiguration ist besonders stabil. Alle Atome versuchen diese Edelgaskonfiguration zu erreichen. Periodensystem der Elemente PSE 8.14 Erläutere die Besonderheiten des Aufbaus des Erläutere PSE! die Besonderheiten des Aufbaus des PSE! 8C28 Periode jedes Element Periode einer Periode hat die gleiche Anzahl besetzter Schalen Gruppe: Gruppe; jedes Element einer einer Gruppe Gruppe hat die hat gleiche Anzahl Valenzelektronen die gleiche Anzahl Valenzelektronen Elemente Elemente sind nach steigender Protonenzahl geordnet geordnet (von Valenzelektronenzahl links nach rechts steigt immer von +1) links nach rechts (immer Valenzelektronenzahl +1 bei den Hauptgruppenelementen) steigt von links nach rechts (immer +1 bei Hauptgruppenelementen)

8 Bindungstypen in der Chemie Nenne und erläutere die 3 grundlegenden Bindungstypen! 8C29 Atombindung in Molekülen nur zwischen Nichtmetallatomen Atome teilen sich ein / mehrere Elektronenpaar /e Molekülformel: Anzahl der Atome durch Index Ionenbindung in Salzen nur zwischen Metall- und Nichtmetallatomen Metallatom: Abgabe aller Valenzelektronen, Nichtmetallatom: Elektronen-Aufnahme bis zum Oktett Verhältnisformel: Verhältnis Kationen : Anionen Metallbindung bei Metallen und Legierungen nur zwischen Metallatomen Abgabe der Valenzelektronen durch alle Atome positive Atomrümpfe werden vom negativen Elektronengas zusammengehalten Metallbindung / Eigenschaften der Metalle Welches Modell beschreibt die Bindung im Metallgitter! Nenne die Eigenschaften eines Metalls! 8C30 Metalle sind Elemente, d.h. sie bestehen aus 1 Atomsorte Ausnahme: Legierungen Gemisch aus zwei Metallen Elektronengasmodell: Atome an festen Gitterplätzen geben Valenzelektronen ab positive Atomrümpfe werden von negativem Elektronengas zusammengehalten Eigenschaften: metallischer Glanz, gute Wärmeleitfähigkeit elektrische Leitfähigkeit leichte Verformbarkeit Salze / Ionenbindung Was versteht man unter einer Ionenbindung? Erläutere den Begriff Verhältnisformel! 8C31 Salze sind Verbindungen aus Metallen und Nichtmetallen. Sie bilden Ionengitter. Die Bindung in Salzen heißt Ionenbindung. Metalle (Elektronendonatoren) bilden Kationen (+) und geben dabei Elektronen an Nichtmetalle (Elektronenakzeptoren) ab, die dabei zu Anionen (-) werden. Beide Atome erreichen somit das stabile Elektronenoktett (Edelgaszustand). NaCl ist die Verhältnisformel für Kochsalz. Allgemein gibt eine Verhältnisformel an, in welchem Verhältnis die Atome der an der Bindung beteiligten Elemente im Salzkristall vorkommen. Für NaCl: Na + -Kationen und Cl - -Anionen im Verhältnis 1:1 Salze / Eigenschaften der Salze Nenne die Eigenschaften von Salzen und erkläre sie mit der Struktur der Salze! Kristallinität regelmäßige Anordnung der Ionen im Gitter hoher Schmelz- und Siedepunkt starke Anziehung zwischen Kationen(+) und Anionen(-) Sprödigkeit = Salzkristalle zerbrechen leicht wenn durch Verschieben gleichsinnige Ionen nebeneinander zu Liegen kommen, stoßen sie sich stark ab (meist) gut wasserlöslich ( Erklärung folgt in Klasse 9) 8C32 elektrische Leitfähigkeit der Lösungen und Schmelzen, nicht aber der Kristalle (fester Zustand) Ionen sind im Kristalgitter fest angeordnet

9 Moleküle Erläutere die Bindung in einem Molekül! Erkläre den Begriff Molekülformel! Gib die Fachbegriffe für den Bindungstyp in Molekülen an! 8C33 Moleküle entstehen durch Reaktion zweier Nichtmetalle. Dabei verschmelzen die Elektronenhüllen zu einer Molekülhülle. Durch die Bindung erreichen beide Atome das stabile Elektronenoktett (Edelgaszustand), indem sie sich 2 oder mehr Elektronen teilen und so Elektronenpaare bilden. HCl ist die Molekülformel. Allgemein gibt eine Molekülformel an, welche Elemente und wie viele Atome eines Elementes in einem Molekül chemisch miteinander verbunden sind. (für HCl: ein Wasserstoffatom mit einem Chloratom) Diese Bindung heißt Atombindung, Elektronenpaarbindung oder kovalente Bindung. Elemente Nenne wichtige Elemente und gib ihre chemischen Formeln an! 8C34 Elemente, die als zweiatomige Moleküle vorkommen: 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) (Merke: Hals-Nasen-Ohrenarzt in der Hauptstraße Nr. 7) andere Nichtmetalle: Schwefel S 8 (Moleküle) Kohlenstoff C (Atomgitter) Edelgase (Atome): He (Helium), Ne (Neon), Ar (Argon) Halbmetalle: Si (Silicium) Metalle: Alkalimetalle: Li (Lithium), K (Kalium), Na (Natrium) Erdalkalimetalle: Mg (Magnesium), Ca (Calcium) sonstige Metalle: Al (Aluminium), Fe (Eisen), Cu (Kupfer), Zn (Zink), Ag (Silber), Au (Gold) wichtige Moleküle Nenne wichtige Moleküle und gib ihre chemischen Formeln an 8C35 neutrale Moleküle: Kohlenstoffdioxid CO 2 Wasser H 2O Ammoniak NH 3 Methan CH 4 Traubenzucker C 6H 12O 6 Molekül-Anionen Hydroxid OH - Sulfat 2- SO 4 Sulfit 2- SO 3 aber: Sulfid S 2- (Atom-Anion) Phosphat 3- PO 4 2- Carbonat CO 3 Nitrat 2- NO 3 Nitrit NO 2 - aber: Nitrid N 3- (Atom-Anion) Molekül-Kationen Ammonium NH 4 +