1. Wiederholungen

a. Physikalische und chemische Vorgänge


• Versuch 1:
Eisenwolle wird in die Flamme des Bunsenbrenners gehalten und dann entfernt.   

Beobachtung
Aussehen vorher:



Aussehen nachher:



Schlussfolgerung






• Versuch 2:
In einem Reagenzglas wird etwas Wachs erhitzt.

Beobachtung
Aussehen vorher:



Aussehen nachher:



Schlussfolgerung





• Versuch 3:
In einem Reagenzglas wird etwas Zucker stark erhitzt. 

Beobachtung







Schlussfolgerung








• Versuch 4:
In einem Erlenmeyerkolben wird etwas Zucker vollständig aufgelöst. 

Beobachtung:






Schlussfolgerung









• Jeder Gegenstand (Körper) besteht aus einem bestimmten Material. Dieses Material nennt man auch noch „Stoff”.
• Jeder Stoff hat charakteristische Stoffeigenschaften (Farbe, Geruch, Geschmack, Schmelz- und Siedetemperatur ...) in denen er sich von anderen Stoffen unterscheidet.
• Bei physikalischen Vorgängen bleiben die Stoffe erhalten.
• Bei chemischen Vorgängen erhält man neue Stoffe mit charakteristischen Eigenschaften.    

Aufgabe:
Welches sind chemische, welches sind physikalische Veränderungen?
Begründe jeweils deine Antwort!

• Eine Tasse bricht




• Holz brennt




• Butter wird ranzig




• Regen fällt auf die Erde




• Eisen rostet




• Holz wird zersägt




• Zucker verkohlt




• Holz fault




• Schnee schmilzt




• Salz wird aufgelöst




• Fleisch verdirbt




b. Einteilung der Stoffe

(i) Reinstoffe


Reinstoffe bestehen nur aus einer einzelnen Stoffart.

Reinstoffe besitzen konstante Eigenschaften wie Farbe, Geruch, Geschmack, Verformbarkeit, Schmelz- und Siedetemperaturen, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit ...

Natürlich kann man nicht auf Anhieb entscheiden ob eine Stoff ein Reinstoff ist oder nicht. Deshalb muss man Versuche durchführen und ein tieferes Verständnis vom Aufbau der Stoffe haben. So muss Magnetismus nicht unbedingt auf Eisen hinweisen, denn auch Cobalt und Nickel sind magnetisch. Alle drei Metalle sind Reinstoffe und verformbar.

Um die Härte von Feststoffen zu bestimmen benutzt man die Härteskala von 1 bis 10 nach Mohs: mit härteren Stoffen kann man weichere Stoffe ritzen. Diamant ist der härteste Stoff (Härte 10 nach Mohs) und wird daher zum Beispiel bei Bohrern benutzt, am Bohrkopf sind winzige Diamatkristalle eingefügt. Stahl besitzt die Härte 8.

Viele der gängigsten Stoffe sind Reinstoffe, einige sollte man kennen:
Wasser ist ein Reinstoff, es besteht aus immer gleich aufgebauten Wasserteilchen. Bei Raumtemperatur ist Wasser eine Flüssigkeit, der Siedepunkt liegt bei 100°C, der Schmelzpunkt bei 0°C.
Zucker ist ein Reinstoff weil er aus immer gleich aufgebauten Zuckerteilchen besteht. Ein grosser Zuckerkristall, feiner Kristallzucker oder Zuckerpulver haben immer denselben Geschmack, diese Eigenschaft bleibt konstant.
Auch Salz, Blei, Gold, Silber, Essigsäure, Alkohol ... sind Reinstoffe.

(ii) Gemische (Gemenge, Stoffgemenge)

Gemische bestehen aus mehreren Stoffarten.

Gemische erhält man durch Vermischen von Reinstoffen.

Gemische besitzen keine konstanten Eigenschaften denn je nach Zusammensetzung des Gemisches ändert die Farbe, der Geruch, der Geschmack, die Schmelz- und Siedetemperatur ... 

Gemische kann man durch Trennverfahren (Filtrieren, Abdampfen, Abscheiden, Destillieren ...) in ihre Reinstoffe aufteilen.

Beispiele:
Wenn man gleiche Mengen Salz und Zucker vermischt erhält man ein Gemenge das sowohl salzig wie süss schmeckt.
Vermischt man aber nur einige Zuckerkristalle mit einem Kilo Salz, so erhält man zwar immer noch ein Gemisch aber der Geschmack ist stark salzig. Der Geschmack (Eigenschaft) ändert also je nach der Zusammensetzung des Gemisches.

(iii) Arten von Gemengen

• Versuch 1:
Etwas Kochsalz wird in Wasser gegeben und geschüttelt.

Beobachtung







• Versuch 2:
Etwas feines Schwefelpulver (Schwefelblüte) wird in Wasser gegeben und geschüttelt.

Beobachtung:







• In homogenen Gemengen kann man keine verschiedenen Stoffe erkennen. Diese Gemenge sehen einheitlich aus.
• In heterogenen Gemengen kann man verschiedene Stoffe (oft gut) erkennen. Solche Gemische sehen uneinheitlich aus.

Beispiele von Gemengen:   

Name 

(Art, Aussehen)

    

Bestandteile

Lösung (

homogen

,

klar

)

Flüssigkeit
Wasser

 + 
 + 

löslicher Feststoff
Zucker

Lösung (

homogen

,

klar

)

Flüssigkeit
Wasser

 + 
 + 

lösliche Flüssigkeit
Alkohol

Lösung (

homogen

,

klar

)

Flüssigkeit
Wasser

 + 
 + 

lösliches Gas
Sauerstoff

Suspension (

heterogen

,

trüb

)

Flüssigkeit
Wasser

 + 
 + 

unlöslicher Feststoff
Schwefelpulver

Emulsion (

heterogen

,

trüb

)

Flüssigkeit
Wasser

 + 
 + 

unlösliche Flüssigkeit
Öl

Schaum (

heterogen

,

trüb

)

Feststoff oder
Flüssigkeit
Kunststoff
Seife


 + 

 + 


unlösliches Gas

Gas
Luft




(Styropor)
(Seifenschaum)

Rauch (Aerosol) (

heterogen

,

trüb

)

Gas

Gase

 + 

 + 

unlöslicher fein
verteilter Feststoff
Ruß


(Dieselabgase)
Nebel (Aerosol) (

heterogen

,

trüb

)

Gas

Luft

 + 

 + 

unlösliche fein
verteilte Flüssigkeit
Tröpfchen


(Haarspray)
Alle Gase sind ineinander löslich, sie bilden homogene Lösungen.

Legierungen erhält man durch Zusammenschmelzen von Metallen, die vermischten Metallteilchen sind so winzig, dass das Gemisch überall einheitlich aussieht: Legierungen sind homogene Feststoffgemische.

In manchen Gesteinsarten wie zum Beispiel Granit (Bordsteine der Fussgängerwege) kann man verschiedene Feststoffe mit dem bloßen Auge erkennen, das Gemisch sieht uneiheitlich aus: Granit ist ein heterogenes Feststoffgemisch.

Aufgabe:
Gib für folgende Gemische den Namen der Lösung, die Art, das Aussehen sowie die Bestandteile an.
Orientiere dich an der vorhergehenden Tabelle!

• Benzin wird mit Wasser vermischt







• Calciumoxid (weißer Feststoff) wird in genügend Wasser vollständig aufgelöst








• Zu einer klaren Zuckerlösung gibt man etwas Schwefelblüte








• Ein flüssiges Parfüm wird versprüht








• Ein Hohlraum wird ausgeschäumt 








• Kupfer(II)-sulfat (blauer Feststoff) wird vollständig aufgelöst







(iv) Reinstoffe: Elemente und Verbindungen

• Versuch 1:
Zersetzung (Analyse) von Wasser durch elektrischen Strom. 
           
Man füllt den Hofmann'schen Zersetzungsapparat mit destilliertem Wasser.
Über zwei Platinelektroden wird eine elektrische Gleichspannung von etwa 15 V an das Wasser angelegt.

   Beobachtung:











Schlussfolgerung:




Die Reinstoffe Sauerstoff und Wasserstoff lassen sich nicht mehr in einfachere Stoffe zerlegen. Solche Reinstoffe bezeichnet man als chemische Grundstoffe oder chemische Elemente.

Reinstoffe welche sich nicht mehr in einfachere Stoffe zerlegen lassen bezeichnet man als chemische Grundstoffe oder chemische Elemente.

• Versuch 2:
Herstellung (Synthese) einer chemischen Verbindung aus den Elementen Eisen und Schwefel.
Ein Gemisch aus 7 g Eisenpulver und 4 g Schwefelpulver wird in einem Reagenzglas stark erhitzt.   

Beobachtung:







Schlussfolgerung:









Eisensulfid ist eine Verbindung aus den Elementen Eisen und Schwefel.

Reinstoffe welche aus zwei oder mehreren Elementen aufgebaut sind bezeichnet man als Verbindungen.


(v) Zusammenfassung

Einteilung der Stoffe:



• 

Durch Vermischen (physikalischer Vorgang) von Reinstoffen erhält man Gemenge.

• 

Gemenge kann man durch Trennung (physikalischer Trennvorgang: Filtration, Abdampfen, Abscheiden, ...) in Reinstoffe trennen.

• 

Verbindungen kann man durch chemische Zersetzung (Analyse, chemischer Vorgang) in Reinstoffe (Elemente) trennen.

• 

Die Herstellung (Synthese, chemischer Vorgang) von chemischen Verbindungen aus Elementen nennt man chemische Synthese.

c. Daltons Atommodell

                 

Um zu erklären, dass die Grundstoffe nicht weiter zerlegbar sind, nahm der englische Wissenschaftler John Dalton um 1800 an, dass die chemischen Elemente aus unteilbaren Teilchen bestehen. Er nannte diese Teilchen „Atome“, so wie man schon im Altertum die kleinsten Bausteine aller Stoffe genannt hatte (griechisch: „atomos“ = unteilbar).


Dalton's Atommodell
1. Die Atome sind die kleinsten Bausteine der Stoffe. Sie sind unveränderlich und unteilbar.
2. Jedes chemische Element besteht aus einer bestimmten Atomart. Man kennt heute 92 natürliche und fast zwei Dutzend künstliche, von Wissenschaftlern hergestellte Atomarten.
3. Die Atome der einzelnen Atomarten sind kugelförmig. Sie unterscheiden sich durch ihre Größe und ihre Masse.

Jede Atomart wird mit einem chemischen Symbol abgekürzt. Das Elementsymbol besteht aus einem oder zwei Druckbuchstaben, wobei der erste immer groß, der zweite immer klein geschrieben wird.

Beispiele:
• Wasserstoff  Symbol: H
• GoldSymbol: Au
• EisenSymbol: Fe

Tabelle einiger wichtiger Atomarten und ihrer Symbole:          

    Atom

  Symbol  

    Metalle:

    Aluminium
    Barium
    Beryllium
    Blei (plomb)
    Calcium
    Cadmium
    Chrom (chrome)
    Eisen (fer)
    Gold (or)
    Kalium (potassium)
    Kobalt (cobalte)
    Kupfer (cuivre)
    Lithium
    Magnesium
    Mangan (manganèse)
    Natrium (sodium)
    Nickel
    Platin (platine)
    Quecksilber (mercure)
    Silber (argent)
    Titan
    Uran (uranium)
    Zink (zinc)
    Zinn (étain)



    Al
    Ba
    Be
    Pb
    Ca
    Cd
    Cr
    Fe
    Au
    K
    Co
    Cu
    Li
    Mg
    Mn
    Na
    Ni
    Pt
    Hg
    Ag
    Ti
    U
    Zn
    Sn

    Atom

  Symbol  

    Nichtmetalle:

    Brom (brome)
    Chlor (chlore) 
    Fluor (fluor)
    lod (iode) 
    Kohlenstoff (carbone)
    Phosphor (phosphore)
    Sauerstoff (oxygène)
    Schwefel (soufre)
    Stickstoff (azote)
    Wasserstoff (hydrogène)
    
    Halbmetalle:
    
    Arsen (arsenic)
    Bor
    Selen
    Silicium
    
    Edelgase:
    
    Argon
    Helium
    Neon
    Xenon



    Br
    Cl
    F
    I
    C
    P
    O
    S
    N
    H



    As
    B
    Se
    Si



    Ar
    He
    Ne
    Xe

d. Das Periodensystem der Elemente (PSE)

Im PSE sind die Elementsymbole aller bekannten Elemente angegeben. Die Elemente sind im PSE in Gruppen eingeordnet: Alle Elemente einer Gruppe haben ähnliche Eigenschaften.
Das PSE besteht aus Hauptgruppen (Spalten I - II und III - VII) und aus Nebengruppen.
Die Zeilen werden als Perioden bezeichnet (1 -7).

Mit Hilfe des PSE kann man problemlos Elemente von Verbindungen unterscheiden: nur solche Reinstoffe welche man im PSE vorfindet sind Elemente. Reintoffe welche aus zwei oder mehreren Elementen aufgebaut sind, entsprechen Verbindungen.

Oft benutzt man auch eine vereinfachte Version des PSE, welches nur die 8 Hauptgruppen angibt:

Ausser dass das PSE angibt, welche Reinstoffe Elemente sind, kann man leicht noch andere Informationen erhalten, zum Beispiel ob ein Element ein Metall, ein Nichtmetall oder ein Halbmetall ist. In sehr grober Aufteilung, links die Metalle (Ausnahme: Wasserstoff, das erste Element), rechts die Nichtmetalle und eine treppenartige Trennung welche die Halbmetalle angibt.
Die Elemente der Nebengruppen sind alle Metalle (zum Beispiel: Eisen, Silber, Kupfer ...)

Die Elemente einer Hauptgruppe haben ähnliche Eigenschaften, wichtige Hauptgruppennamen sind:
Hauptgruppe I:   Alkalimetalle
Hauptgruppe II:   Erdalkalimetalle
Hauptgruppe VII:   Halogene
Hauptgruppe VIII:   Edelgase

e. Aufgaben

1. Gib in folgender Liste an, ob ein Stoffgemenge oder ein Reinstoff vorliegt.
Begründe jeweils deine Antwort.
• Klare Salzlösung



• Quecksilber



• Magnesiumchlorid



• Wein



• 5 g Eisen und 2,5 g Sand



2. Gib in folgender Liste an, ob ein homogenes oder ein heterogenes Gemenge vorliegt.
Begründe jeweils deine Antwort.
• Klare Zuckerlösung



• Limonade (mit Orangenstückchen)



• klarer Weißwein



• 1 g Salz und 2 g Zucker in genügend Wasser gelöst



3. Gib in folgender Liste an, ob ein Element oder eine Verbindung vorliegt.
Begründe jeweils deine Antwort.
• Quecksilber



• Calciumchlorid



• Argon



• Wasser



• Zucker



4. Gib für folgende Gemische den Namen der Lösung sowie die Bestandteile an.
• Speiseöl wird mit Wasser vermischt





• Magnesiumoxidpulver (weißer Feststoff) wird in Wasser nicht vollständig aufgelöst





• Wasser wird mit Alkohol vermischt





• Die Weinreben werden besprüht





• Methangas (farblos) wird mit Luft vermischt





• Beim Fortbewegen auf einem Feldweg entsteht eine Staubwolke





5. Gib jeweils den fehlenden Namen oder das Symbol an:
Name  Symbol  
Stickstoff 
Chrom 
 

Mn

 

Hg

 

Sn

Wasserstoff 
    
Name  Symbol  
Barium         
 

Fe

 

Mg

Silber 
Chlor 
 

Ar

    
Name  Symbol  
 

Pb

 

K

Platin         
 

Zn

 

O

 

C


6. Auf einem Tisch stehen fünf Trinkgläser, welche alle eine homogene farblose Flüssigkeit enthalten. Jedes der Trinkgläser enthält entweder Wasser, destilliertes Wasser, Wodka, eine Zuckerlösung oder eine Salzlösung. Welche Stoffeigenschaften erlauben es, die verschiedenen Flüssigkeiten zu unterscheiden?








7. Im Labor lagern sechs farblose Flüssigkeiten von denen sich das Etikett gelöst hat. Da man weiss, dass es sich um destilliertes Wasser (ρ = 0,998 g/mL), Aceton (ρ = 0,784 g/mL), Benzol (ρ = 0,876 g/mL), Chloroform (ρ = 1,49 g/mL), Dichlormethan (ρ = 1,33 g/mL) und Hexan (ρ = 0,626 g/mL) handelt beschriftet man die Behälter von 1 bis 6 und beschließt die Dichte dieser Reinstoffe zu bestimmen um die verschiedenen Behälter mit dem richtigen Namen zu beschriften.
Geruchs- und Geschmacksproben sind nicht erlaubt da es sich zum Teil um giftige Stoffe handelt. Es muss daher auch unter der Abzugshaube gearbeitet werden. Mit Hilfe einer Messpipette (auf 0,1 mL genau) bestimmt man das Volumen und gibt dann die Flüssigkeit in einen Erlenmeyerkolben und bestimmt die Masse auf einer Waage (auf 0,001 g genau). Man erhält folgende Tabelle:
   Flüssigkeit       Volumen       Masseleer       Massegefüllt               Dichte                 Reinstoff       

1

8,7 mL

25,374 g

38,342 g



2

9,8 mL

28,209 g

37,983 g



3

9,3 mL

28,438 g

36,587 g



4

8,9 mL

27,284 g

39,129 g



4

9,5 mL

25,938 g

33,387 g



4

9,6 mL

26,387 g

32,391 g



Berechne jeweils die Dichte und gib den entsprechenden Reinstoff an.

8. Im Labor führt man folgende Härteversuche aus:
• Granit ritzt Marmor und Eisen
• Aluminium ritzt Blei
• Eisen ritzt Aluminium und Marmor
• Diamant ritzt Granit und Aluminium
Klassiere die Stoffe nach sinkendem Härtegrad. Suche im Internet die Härte der Stoffe nach Mohs und überprüfe ob deine Klassifikation stimmt.









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