Einstieg: Atom Der Chemiker will alles genau untersuchen, um die Eigenschaften von Stoffen heraus zu finden. Er trennt Gemische in Reinstoffe. Er analysiert Reinstoffe, so dass sie in ihre Elemente zerfallen. Er erklärt vieles, indem er sich die Stoffe aus Kugelteilchen aufgebaut vorstellt. Und dann......teilt er eine Portion eines Elementes immer weiter, so kommt er schliesslich zum letzten, dem unteilbaren Atom (griech. atomein...unteilbar)
Rekapitulation 1. Stoffe werden eingeteilt in......reinstoffe und...gemische 2. Reinstoffe werden eingeteilt in......verbindungen und...elemente 3. Durch die Synthese (chemischen Reaktion) werden Elemente in Verbindungen umgewandelt (Umkehrung ist die Analyse). 4. Die chemische Reaktion kann im Teilchenmodell als Umgruppierung erklärt werden. 5. Die kleinsten Teilchen der Elemente sind die unteilbaren (griech. atomein = unteilbar) Atome. 6. Die Verbindungen sind aus Atomen zusammengesetzt.
Alle Elemente (mit ihren gut untersuchten Eigenschaften) sind im PSE angeordnet. Wir wollen einige Beispiele kennen lernen und deren Verwandtschaft.
Periodensystem (PSE) - Wie sind die Elemente im PSE angeordnet? - Warum und nach welchen Kriterien können sie so angeordnet werden? - Was kann man alles aus dem PSE ablesen, ausser dem Elementsymbol und der Ordnungszahl?
Alkalimetalle in Wasser Bsp.: Na + H 2 O --> Natriumhydroxid + Wasserstoff (H 2 ) Natriumhydroxid hat die Formel NaOH. Es besteht aus einem Natriumteilchen (Atom), einem Sauerstoffatom (Oxygenium) und einem Wasserstoffatom (Hydrogenium), die ursprünglich im Wasser enthalten waren. Die Gruppe OH kann man mit einem Indikator (Anzeiger) nachweisen. NaOH ist ein Salz, es ist im Abflussreiniger enthalten. Es ist stark ätzend und wenn man es auflöst entsteht Natronlauge (Laugengebäck).
Alkalimetalle und Sauerstoff Wie Eisen oder Silber reagieren auch die Alkalimetalle mit Sauerstoff in einer exothermen Reaktion zu den entsprechenden Oxiden. Bsp.: Li + Sauerstoff --> Lithiumoxid Dabei färben sich die Flammen charakteristisch. Einige Alkalimetalle erhielten ihre Namen auf Grund der Flammenfärbung (Cäsium von caesius = himmelblau; Rubidium von ruber = rot).
Zusammenfassung Alkalimetalle - Alkalimetalle reagieren mit dem Sauerstoff der Luft zu Oxiden (daher Aufbewahrung in Öl oder in Glasampulle eingeschmolzen) - Alkalimetalle reagieren mit Wasser zu Hydroxiden (Name zusammen gesetzt aus Hydorgenium = H und Oxygenium = O) und Wasserstoff. - Alkalimetalle reagieren auch mit dem Nichtmetall Schwefel zu Sulfiden. - Die Eigenschaften der Alkalimetalle (z.b. Schneidbarkeit = Härte; Reaktivität mit Wasser; Dichte) ändert sich periodisch (s. Bu. S. 80).
Zusammenfassung Erdalkalimetalle (s. Buch S. 82) - zweite Hauptgruppe - stehen links, daher auch Metalle - überziehen sich an der Luft mit Schicht aus Oxid - gleiche Reaktionen wie Alkalimetalle, aber weniger heftig - härter als Alkalimetalle und höherer Smp. und Sdp. - Exkurse: Schwerlösliche Calcium-Salze; Calcium und Karies; Magnesium im Blitzlicht
Einstieg: Abflussreiniger Abflussreiniger enthält neben waschaktiven Substanzen zwei Hauptinhaltsstoffe. NaOH, Natriumhydroxid, welches bei der Reaktion von Natrium mit Wasser entsteht, löst sich im Abfluss stark exotherm auf, wobei heisse ätzende Natronlauge entsteht, welche Ablagerungen zersetzt. Daneben ist das Metall Aluminium (Al) enthalten. Es reagiert, wie die anderen behandelten Metalle mit Wasser u.a. zu dem Gas Wasserstoff, welches Bläschen bildet und die Verstopfung lockern soll.
Einstieg: Fluoride und die Schilddrüse Der Zahn besteht unter anderem aus dem Zahnschmelz, der härtesten Substanz des menschlichen Körpers. Er enthält auch Fluorapatit (Ca 5 (PO 4 ) 3 (F)) Das Fluorid in der Zahnpasta hilft, dass der Zahnschmelz hart bleibt. Das Iod im Salz wird vom Körper in die Hormone der Schilddrüse eingebaut, die u.a. während der Entwicklung wichtig sind.
Calcium-Salze Bei der Reaktion von Calcium mit Sauerstoff, Schwefel oder Wasser entstehen Calcium-Salze. Das Bekannteste darunter ist Calciumcarbonat, auch Kalk oder Kalkstein genannt (ihr kennt es schon vom Versucht mit dem CO 2 blubbern). Ein weiteres ist Calciumphosphat, welches auch Bestandteil der Knochen und Zähne ist und sie hart macht.
Halogene - Name: Salzbildner - giftige, reaktionsfähige Nichtmetalle (stehen rechts) - typische Reaktionen nicht mit Sauerstoff oder Wasser, sondern mit Metallen - Reaktionsfähigkeit nimmt nach unten ab - Bildung von Halogeniden (z.b. Natriumchlorid = Kochsalz): Halogen + Metall --> Metallhalogenid (ein Salz) - Reaktion mit Wasserstoff zu Halogenwasserstoffen (Wasserstoff steht im PSE in der Region der Metalle): Halogen + Wasserstoff --> Halogenwasserstoff (z.b. Chlorwasserstoff HCl (in Salzsäure))
Edelgase - spät entdeckt, da reaktionsträge (argos griech. = träge) und (fast) keine Verbindungen bekannt - alle in Spuren in der Luft vorhanden (Argon zu ca. 0,1%, der Rest in geringeren Mengen) - farb- und geruchlose Gase (Nichtmetalle; sie stehen rechts) - spezielle Einsatzgebiete: He: Füllgas für Ballons und s. Exkurs Ne: Neonlampe (rot) Ar: Schutzgas beim Schweissen (verhindert dass geschmolzenes Metall mit Luft reagiert) Kr: in Glühlampen (verhindert Durchschmelzen der Glühwendel) Xe: In Fotoblitzgeräten, Stroboskopen und Autoscheinwerfern