Blick Punkt Chemie Gesamtband Chemie 1 Ein Lehr- und Arbeitsbuch Sekundarstufe I Differenzierende Ausgabe Schroedel
Inhaltsverzeichnis 3 Blick Punkt Chemie Gesamtband Sekundarstufe I Differenzierende Ausgabe Bearbeitet von: Ralf Bloß Werner Henze Wolfgang Münzinger Bernd Braun Ursula Himmler Ingrid Söhnchen Lydia Eickhoff Friederike Krämer-Brand Hans Tegen Sabine Fink Sandra Kranz Reiner Wagner Dieter Frühauf Michael Kratz Mareike Wilms Dr. Erwin Graf Angelika Meinhold Dr. Hilde Wirbs Thomas Günkel Marcus Mössner unter Mitarbeit der Verlagsredaktion Grafiken: Jan Bintakies, Helmut Holtermann, Brigitte Karnath, Karin Mall, Heike Keis, Thilo Pustlauk, Volkmar Rinke, Ingrid Schobel, Thies Schwarz, DTP-Studio Wiegand, Werner Wildermuth, Dr. Winfried Zemann Grundlayout: idee design werbeagentur Umschlaggestaltung: SINNSALON, Büro für Konzept und Gestaltung 2015 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig www.schroedel.de Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung gescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen. Auf verschiedenen Seiten dieses Buches befinden sich Verweise (Links) auf Internet-Adressen. Haftungshinweis: Trotz sorgfältiger inhaltlicher Kontrolle wird die Haftung für die Inhalte der externen Seiten ausgeschlossen. Für den Inhalt dieser externen Seiten sind ausschließlich deren Betreiber verantwortlich. Sollten Sie bei dem angegebenen Inhalt des Anbieters dieser Seiten auf kostenpflichtige, illegale oder anstößige Inhalte treffen, so bedauern wir dies ausdrücklich und bitten Sie, uns umgehend per E-Mail davon in Kenntnis zu setzen, damit beim Nachdruck der Verweis gelöscht wird. Druck A 1 / Jahr 2015 Alle Drucke der Serie A sind im Unterricht parallel verwendbar. Repro: westermann druck GmbH, Braunschweig Druck und Bindung: Westermann Druck Zwickau GmbH ISBN 978-3-507-77871-9 Hinweise zu den Lösungshilfen 9 Entsorgung von Chemikalienresten 9 Basiskonzepte im Chemieunterricht 10 Pinnwand: Chemie ist überall! 12 Methode: Sicher experimentieren 14 Methode: Der Umgang mit dem Gasbrenner 16 Methode: Wir fertigen ein Versuchsprotokoll an 18 Pinnwand: Laborgeräte richtig verwenden 19 Methode: Wie arbeitet ein Naturwissenschaftler? 20 1 Eigenschaften und Aufbau von Stoffen 1 Eigenschaften und Aufbau von Stoffen 22 Unsere Umwelt eine bunte Vielfalt von Stoffen 24 Mini-Projekt: Lernen an Stationen: Stoffe mit den Sinnen untersuchen 26 Stoffe erkennen mit unseren Sinnesorganen 27 Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein 28 Methode: So erstellt man eine Temperaturkurve 29 Stoffe mit Hilfsmitteln untersuchen 30 Stoffe ordnen: Steckbriefe und Stoffgruppen 34 Pinnwand: Stoffe richtig eingesetzt 36 Pinnwand: Werkstoff und Beruf: Wer braucht was? 37 Umgang mit Gefahrstoffen im Labor 38 Gefährliche Stoffe im Haushalt 40 Stoffe bestehen aus kleinen Teilchen 42 Exkurs: Zauberei mit Wasser und Alkohol? 43 Die kleinen Teilchen näher betrachtet 44 Exkurs: Teilchenmodell und Aggregatzustand ganz einfach! 45 Chemische Reaktionen im Alltag 46 Chemische Reaktion mit Schwefel 48 Exkurs: Chemisches Licht 49 Müllverbrennung: Wo bleibt der Müll? 50 Das Gesetz von der Erhaltung der Masse 51 Elemente und Verbindungen 52 Im Reich der Elemente 53 Alle Stoffe bestehen aus Atomen 54 Exkurs: Modelle helfen beim Verstehen 55 Exkurs: Ein Atommodell ganz einfach erklärt! 56 Atome und Moleküle in der Luft 58 Symbole und Formeln: Die Sprache der Chemie 59 Blick in die Nanowelt der Atome 60 Exkurs: So arbeitet ein Raster-Tunnel-Mikroskop 61 Basiswissen 62 Trainer 64 2 Von der Saline zum Kochsalz 66 Kochsalz im Alltag 68 So gewinnt man Kochsalz 70 Exkurs: Wer braucht das viele Salz? 71 So gewinnt man Kochsalz im Labor 72 Exkurs: Trennverfahren im Modell 74 Die Eigenschaften von Kochsalz 75 Das erweiterte Atommodell 76 Exkurs: Rutherford schießt auf Atome......und entwickelt ein Atommodell 77 So sind Atomkerne aufgebaut 78 Exkurs: Was sind Isotope? 79 Exkurs: Mit der Isotopen-Analyse gegen Lebensmittelfälscher 79 2 Von der Saline zum Kochsalz
4 Inhaltsverzeichnis 5 Die Elektronenhülle des Atoms 80 Exkurs: Licht verrät den Bau der Elektronenhülle 81 Atombau und Periodensystem 82 Exkurs: Nebengruppenelemente im Periodensystem 83 Exkurs: Das Periodensystem ganz einfach! 84 Ionenbildung: Aus Atomen werden Ionen 86 Exkurs: Vom Atom zum Ion ganz einfach! 89 Ionenbindung: Ordnung in Kristallen 90 Der Bau erklärt die Eigenschaften von Salzen 91 Pinnwand: Vielfalt der Salze 92 Trinkwasser aus Meerwasser 94 Weitere Trennmethoden 96 Methode: Stoffe trennen ganz einfach! 97 Basiswissen 98 Trainer 100 3 Energie aus Stoffen 3 Energie aus Stoffen 102 Energie im Alltag 104 Energie aus der Nahrung 106 Feuer nützlich und schädlich 108 Pinnwand: Feuer schafft Wärme, Licht und Bewegung 109 Wie funktioniert eine Kerze? 110 Wie Feuer entsteht 112 Exkurs: Wie funktionieren Wunderkerzen? 114 Exkurs: Vorsicht beim Grillen! 114 Exkurs: Hilfe: Ein Fettbrand! 115 Pinnwand: Brandgefahren überall 116 Exkurs: Chemie aus der Zeitung 117 So verhält man sich bei Feuer 118 Richtig Feuerlöschen! 119 Verbrennungen sind chemische Reaktionen mit Sauerstoff 120 Analyse und Synthese von Wasser 122 Das Wasserstoff-Auto 123 Energie bei chemischen Reaktionen 124 Exkurs: Energie im Diagramm 126 Brennwerte von Treibstoffen 127 Bindung bei Molekülen: Die Elektronenpaarbindung 128 Exkurs: Die Lewis-Schreibweise 129 Exkurs: Elektronenpaarbindung ganz einfach! 130 Exkurs: Moleküle räumlich betrachtet 131 Methan überall zu finden 132 Exkurs: Brennendes Eis: Methanhydrat 133 Kohlenwasserstoffe als Brennstoffe 134 Pinnwand: Vielfalt der Kohlenwasserstoffe 135 Wie gewinnt man Kohlenwasserstoffe? 136 Exkurs: Eine umstrittene Methode: Fracking 138 Formeln aufstellen mithilfe der Wertigkeit 139 Methode: Zwei Modelle für die Wertigkeit (Bindigkeit) 140 Reaktionsgleichungen aufstellen 141 So gelangen Schadstoffe in die Luft 142 Exkurs: Der Auto-Abgas-Katalysator 143 Exkurs: Der Rußpartikel-Filter 143 Treibhauseffekt und CO 2 -Bilanz 144 Alkohol als Treibstoff 145 Treibstoffe aus Nahrungsmitteln? 146 Methode: Pro-und-Contra-Diskussion 147 Basiswissen 148 Trainer 150 4 Vom Erz zum Metall 152 Exkurs: Ötzi ein Steinzeitmensch mit Kupferbeil 154 Kupfer, aus Erz gewonnen durch Reduktion 155 Kupfer ein wichtiger Werkstoff 156 Exkurs: Kupferlegierungen 158 Exkurs: Metalle Meilensteine des Fortschritts 159 Exkurs: Die Dichte ganz einfach! 160 Exkurs: Weitere Möglichkeiten zur Dichtebestimmung 161 Pinnwand: Leichtmetalle und Schwermetalle 162 Pinnwand: Metalle interessant und nützlich 163 Exkurs: Edel und beständig: Gold, Silber und Platin 164 4 Vom Erz zum Metall Exkurs: Der Preis des Goldes 165 Methode: Ein Referat vorbereiten 196 So sind Metalle aufgebaut 168 Exkurs: Bindungen im Vergleich 169 Vom Erz zum Roheisen 170 Aus Roheisen wird Stahl 172 Metalle als Reduktionsmittel 174 Exkurs: Redoxreaktion ganz einfach! 175 Exkurs: Schienenschweißen mit Thermit 176 Viel Strom für Aluminium 177 Dem Rost auf der Spur 178 Schrott Abfall oder Rohstoff? 180 Exkurs: Recycling von Kupferschrott 181 Exkurs: Alte Handys gehören nicht in den Müll! 182 Basiswissen 183 Trainer 184 5 Sauber und schön 186 Wasser löst viele Stoffe 188 Wasser eine polare Verbindung 190 Exkurs: Die besonderen Eigenschaften des Wassers 192 So löst sich Salz in Wasser 193 Exkurs: Chemische Bindung und Elektronegativität 194 Waschbenzin als Lösemittel 195 Alkane eine große Familie 196 Exkurs: Zwischenmolekulare Kräfte 198 Exkurs: Was hat ein Gecko mit Chemie zu tun? 199 Exkurs: Isomerie gleiche Formel, aber andere Eigenschaften 200 5 Sauber und schön Ethanol ein vielseitiges Lösemittel 201 Ethanol, chemisch betrachtet 202 Exkurs: Die alkoholische Gärung 203 Die Reihe der Alkanole 204 Pinnwand: Vielfalt der Alkohole 205 Seife statt Lösemittel 206 Exkurs: Seifenteilchen näher betrachtet 209 Exkurs: Seife zum Filzen 209 Neue Tenside ersetzen die Seife 210 Pinnwand: Tenside fleißige Helfer überall 211 Waschmittel, chemisch betrachtet 212 Exkurs: Tipps zum Waschen 213 Basiswissen 214 Trainer 216 6 Saure und alkalische Lösungen in Alltag und Umwelt 218 Säuren und Laugen im Alltag 220 Saure und alkalische Lösungen nachweisen 222 Lernstationen: Saure und alkalische Lösungen 223 Salzsäure die bekannteste Säure 225 Saure Lösungen haben etwas gemeinsam 226 Exkurs: Säuren und saure Lösungen 227 Exkurs: Starke und schwache Säuren 227 Schwefelsäure eine technisch wichtige Säure 228 Exkurs: So entstehen Säuren 229 Exkurs: Kohlensäure selbst herstellen 230 Exkurs: Saurer Regen schädigt Bauwerke, Gesteine und Pflanzen 230 Pinnwand: Säuren aus der Natur 231 Entstehung und Eigenschaften von Laugen 232 Laugen im Alltag 234
6 Inhaltsverzeichnis 7 Exkurs: Vom Ammoniak zum Dünger 281 Wie wirkt ein Katalysator? 282 Methode: Tipps für eine Betriebserkundung 283 Exkurs: Berufe in der chemischen Industrie 284 Basiswissen 285 Trainer 286 10 Gefährliche Stoffe 6 Säuren und Laugen in Alltag und Umwelt 7 Kunststoffe überall vom Handy bis zur Babywindel Exkurs: Natronlauge überall... 235 Exkurs: Hydroxide und Laugen im Überblick 235 Ammoniakwasser eine alkalische Lösung 236 Exkurs: Brönsted: Protonen auf Wanderschaft 237 Auf den ph-wert kommt es an 238 Gegensätze heben sich auf: Die Neutralisation 240 Exkurs: Wie gefährlich sind Säuren und Laugen? 242 Basiswissen 243 Trainer 244 7 Kunststoffe überall vom Handy bis zur Babywindel 246 Eigenschaften von Kunststoffen 248 So sind Kunststoffe aufgebaut 250 Exkurs: Kunststoffe für verschiedene Aufgaben 251 Mono-Poly wie Kunststoffe entstehen 252 So kommen Kunststoffe in Form 254 Exkurs: Durch Zufall entdeckt: Teflon 256 Exkurs: Nylons feine Strümpfe aus dem Labor 256 Exkurs: Superabsorber für Wüsten und Windeln 257 Kunststoff-Verwertung gar nicht so einfach! 258 Kunststoffe biologisch abbaubar 259 Pinnwand: Kunststoffe Pro und Contra 260 Exkurs: Makromoleküle aus der Natur 262 Exkurs: Ausbildung in der Kunststoffindustrie 264 Basiswissen 265 Trainer 266 8 Vom Reagenzglas zum Reaktor 268 Exkurs: Die chemische Industrie in Rheinland-Pfalz 270 Exkurs: Vom Abfall zum Farbstoff: Die Entwicklung der Chemie-Industrie 271 Die chemische Fabrik 272 WIe arbeitet ein Chemiebetrieb? 274 Exkurs: Das kleine 1 x 1 einer Chemieanlage 276 Exkurs: Chemieanlagen steuern 277 Exkurs: Vom Stickstoffproblem zur Ammoniak-Synthese 278 Technische Herstellung von Ammoniak 279 Exkurs: Die Ammoniak-Synthese näher betrachtet 280 8 Vom Reagenzglas zum Reaktor 9 Den Stoffen auf der Spur 9 Den Stoffen auf der Spur 288 Chemische Analyse was ist das? 290 Exkurs: Von der Flammenfärbung zur High-Tech-Analyse 291 Nachweise für Ionen 292 Trinkwasseruntersuchung 294 Die Wasserqualität im Aquarium 296 Methode: Wie viel ist drin? Anteile und Konzentration 298 Methode: Promille, ppm und Co. 299 Exkurs: Das Mol Chemiker zählen mit der Waage 300 Methode: Die Maßanalyse 301 Stoffe trennen durch Chromatografie 302 Exkurs: Der Schwangerschaftstest 304 Exkurs: Chromatografie, ein märchenhaftes Prinzip 304 Basiswissen 305 Trainer 306 10 Gefährliche Stoffe 308 Gefährliche Stoffe in unserer Umgebung 310 Gefährliche Stoffe am Arbeitsplatz 312 Exkurs: Transport von Gefahrgütern 313 Was ist giftig? 314 Exkurs: Tödliches Gift gegen Falten 315 Wie bestimmt man die Giftigkeit von Stoffen? 316 Pinnwand: So wirken Gifte 317 Gefährliche Stoffe: Nutzen, Risiken, Verantwortung 318 Sprengstoffe gefährlich und nützlich 320 Exkurs: Alfred Nobel vom Nitroglycerin zum Dynamit 322 Exkurs: Aus der Zeitung: Feuerwerksfabrik explodiert! 323 Exkurs: Mehlstaub kann explodieren! 323 Chemie beim Feuerwerk 324 Exkurs: Von Beruf: Pyrotechniker/-in 325 Basiswissen 326 Trainer 327 11 Stoffe im Fokus von Umwelt und Klima 328 Exkurs: Die Entwicklung der Erdatmosphäre 330 Exkurs: Ozonschicht Schutzschild der Erde 331 Pinnwand: Kohlenstoffdioxid ein wichtiges Gas 332
8 Inhaltsverzeichnis 9 11 Stoffe im Fokus von Umwelt und Klima 12 Mobile Energieträger Hinweise zu den Lösungshilfen bei den Trainer-Aufgaben Am Ende jedes Kapitels findest du Trainer-Aufgaben mit denen du das Gelernte selbst überprüfen kannst. Am Ende des Trainers siehst du unten eine Tabelle mit den Aufgabennummern und Seitenzahlen. Die Seitenzahlen geben an, wo du im Buch nachlesen kannst, wenn du beim Lösen der Aufgaben eine Hilfe brauchst. Am Ende des Buches findest du Lösungsvorschläge zu den Trainer-Aufgaben. Bevor du aber dort die Antwort nachliest solltest du natürlich versuchen die Aufgabe selbstständig zu lösen. Beispiel: Methode: Vorbereitung auf eine mündliche Prüfung 333 Der natürliche Treibhauseffekt 334 Der Mensch verstärkt den Treibhauseffekt 336 Die Folgen der Erwärmung und was man dagegen tun kann 338 Exkurs: Der Treibhauseffekt ganz einfach! 340 Exkurs: Kontroverse um das CO 2 341 Kohlenstoff im globalen Kreislauf 342 Wetter und Klima 346 Basiswissen 348 Trainer 349 12 Mobile Energieträger 350 Die Chemie steckt voller Spannung 352 Exkurs: Elektrolyse einer Zinkiodid-Lösung 353 Redoxreaktionen Austausch von Elektronen 354 Batterien Strom für unterwegs 356 Akkumulatoren 358 Exkurs: Lithium ein Metall macht Karriere 360 Exkurs: Alte Batterien und Akkus aus Abfall wird Rohstoff 361 Pinnwand: Tipps zu Batterien und Akkus 362 Brennstoffzellen liefern elektrische Energie 363 Exkurs: Galvanisieren: Glanz und Schutz zugleich 364 Basiswissen 365 Trainer 366 c Hilfen zur Lösung der Trainer-Aufgaben findest du auf diesen Seiten: 1a-d r S. 105 5a, b r S. 125 9a-d r S. 139, 140 13a, b r S. 146 2a-c r S. 105 6a-d r S. 122, 123 10a-f r S. 121, 141-3a-d r S. 111, 120 7a-c r S. 128 11a-e r S. 132-135, 142-4 r S. 118 8 r S. 120, 122, 124 12a-d r S. 136 - c Lösungsvorschläge zu den Trainer-Aufgaben findest du im Anhang Lösungsvorschläge zu den Trainer-Aufgaben 368 Die chemischen Elemente 385 Stoffliste 386 Gefahrensymbole alt und neu 391 Gefahren- und Sicherheitshinweise nach GHS-Verordnung 392 Stichwortverzeichnis 393 Bildquellenverzeichnis 398 Tabellen 400 Entsorgung von Chemikalienresten Chemikalienreste darf man nicht ohne weiteres in den Ausguss oder Abfalleimer geben. Gefährliche Stoffe müssen ordnungsgemäß entsorgt werden. Für den Chemieunterricht genügt ein einfaches Entsorgungssystem aus vier Behältern. Im Behälter 1 werden saure und alkalische Lösungen gesammelt, etwa Natronlauge. Der Inhalt von Behälter 1 sollte neutralisiert werden, bevor er ganz gefüllt ist. Der neutralisierte Inhalt kann dann in den Ausguss geschüttet werden. Deshalb dürfen keine giftigen Stoffe in diesem Behälter gesammelt werden. Im Behälter 2 werden giftige anorganische Stoffe wie Schwermetallsalze gesammelt, etwa Kupfersulfatlösung. Im Behälter 3 werden halogenfreie organische Stoffe gesammelt, etwa Benzin. In den Behälter 4 gehören alle halogenhaltigen organischen Stoffe. Die endgültige Entsorgung der Behälter 2, 3 und 4 muss durch ein Entsorgungsunternehmen erfolgen. Alle Experimente dürfen grundsätzlich nur mit einer Schutzbrille ausgeführt werden!