Mit dem Begriff Stoff wird nicht nur das Material bezeichnet, aus dem feste Gegenstände (z.B. Glas, Holz, Metall) bestehen, sondern durch Flüssigkeiten (z.B. Wasser, Benzin) und Gase (Helium) sind Stoffe.
Stoffe erkennen wir an charakteristischen Eigenschaften:
Beispiel: Eigenschaften des Stoffs Wasser:
flüssig
farblos, geruchlos
nicht brennbar
nicht giftig
Sieder Temperatur: 100°C
Gefriertemperatur: 0°C
Dichte 1g/cm3
Härte
Die Dichte als spezifische Stoffeigenschaft
Definition:
Die Dichte, der Quotient aus Masse und Volumen, ist eine Stoffeigenschaft. Sie wird meist ein g/cm3 angegeben
Beispiel:
Bestimme die Dichte „unförmiger“ Stoffe.
m = 243,53g
v = 400ml
In diesen Fällen nehmen wir die Verdrängung zur Hilfe.
Die Metalle
Die Metalle haben spezifische Eigenschaften:
Aussehen: glänzend
Die meisten Metalle haben einen silber – grauen Glanz.
Kupfer glänzt rot – braun
Gold glänzt gelb – gold
Verformbarkeit: Metalle sind verformbar (duktil)
Metalle leitet den elektrischen Strom
Elektrische Leitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit: Metalle leiten die Wärme
Magnetisierbarkeit: Es gibt 3 Metalle, die Magnetisierbar sind: Eisen, Nickel, Kobalt
Exkurs
Auf Schmuckgold ist eine Prägung aufgebrannt, z.B. 333. Das bedeutet: In einem Kilogramm Schmuckgold sind 333g Gold enthalten und es sind 667g andere Metalle enthalten. Die Prägung gibt Auskunft über die Karat zahl. Ein Stück aus reinem Gold besitzt 24 Karat.
Gag: Prägung 333
gez.: Karat zahl
Karatzahl: 333g Gold enthalten 33,3%
100% ï‚® 24 Karat
1% ï‚® 0,24 Karat
33,3g  0,24 Karat  33,3 = 7,992 ≈ 8 Karat
geg: Prägung 585
ges: Karatzahl
100% ï‚® 24 Karat
1% ï‚® 0,24 Karat
58,5% ï‚® 0,24 ï‚· 58,5 = 14,04 Karat
ges: Prägung
geg: 18 Karat
100% ï‚® 24 Karat
1% ï‚® 0,24 Karat
18 Karat ï‚® 100/24 ï‚· 18 = 75% = 750g
Legierung
Viele metallische Gegenstände bestehen nicht aus reinem Metall, sondern aus Legierungen.
Wir stellen eine Legierung her:
Durchführung: Man schmilzt auf einer Ceranplatte einige Blei – und Zinkkörnchen, danach vermischt man die beiden geschmolzenen Metalle miteinander und lässt die Mischung erkalten.
Beobachtung: Die schmelze der Metalle lösen sich ineinander auf. Beim Abkühlen erstarrt die Schmelze.
Erklärung: Zinn & Blei können sich im geschmolzenen ineinander lösen. Die erstarrte Schmelze hatte den Namen „Lötzinn“ – eine Legierung aus Blei & Zinn.
Definition: Eine Legierung ist eine erstarrte Mischung aus 2 oder mehreren Metallen.
Die Einteilung der Metalle
nach ihrem Verhalten an der Luft
unedle Metalle
Metalle, die sich an der Luft rasch verändern, z.B. Blei, Zinn, Zink, Eisen
halbedle Metalle
Metalle, die sich an der Luft langsam verändern, z.B. Silber, Kupfer, Quecksilber
edle Metalle
Metalle, die sich an der Luft nicht verändern, z.B Gold, Platin
HA: Finde zu Gold, Platin und Quecksilber jeweils 2 Beispiele für ihre Verwendung!
Unterteilung der Metalle nach der Dichte
Leichtmetalle: Metalle deren Dichte kleiner als 5 g/cm3 ist.
Schwemetalle: Metalle, deren Dichte größer oder gleich 5 5 g/cm3 ist
Den Stoff Wasser kennnen wir als festes Eis, als flüssiges Wasser und als gasförmiger Wasserdampf. Durch erwärmen oder abkühlen kann man den Stoff Wasser in diese drei zustände überführen. Man nennt diese Zustände Aggregatzustände.
Beispiel: Ein Bseispiel für die Resublimation ist Raureif. Bei –10°C resublimiert Gasförmiger
Wasserstoff in festen Raureif.
Das Teilchenmodel
Die Teilchen eines Stoffes besitzen eine kompakte Kugelform.
Die Teilchen eines Stoffes besitzen die gleiche Größe und die gleiche Masse.
Der Raum zwischen den Teilchen ist absolout leer.
Versuch: Mischt man 50 ml Wasser mit 50 ml Alkohol erhält man ein Gesamtvolumen von 97 ml.
Erklärung: Die kleinen Wasserteilchen setzen sich in die Hohlräume / Lücken, die zwischen den größeren Alkoholteilchen entstehen. Dadurch verringert sich das Volumen.
Erklärung der Aggregatzustände mit dem Teilchenmodell
Je höher die Temperatur ist, desto schneller bewegen sich die Teilchen.
Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen werden geringer.
Aggregatzustände und das Teilchenmodel
Das Lösen und die Diffusion
Versuch:
Lösen von lila Kristalen in Wasser. Gibt man einen roten Kristall in Wasser, beginnt er sich aufzulösen. Das Wasser um den Kristall färbt sich rot. Die rote Farbe breitet sich allmählich zum Rand hin aus. Hierbei nimmt die Intensität ab.
Erklärung:
Die kleinen Teilchen des Wassers schieben sich zwischen die Teilchen des Feststoffes. Dabei werden die Anziehungskräfte zwischen den Feststoffteilchen geschwächt und diese aus dem Gitter herausgelöst. die Teilchen des geslösten Stoffes verteilen sich dann aufgrund ihrer Beweglichkeit im Wasser.
Lässt man das Wasser anschließend verdampfen, bleibt nur noch der lilane Stoff übrig. Die Teilchen des Stoffes sind wieder im Gitternetztzustand angeordnet.
Die Diffusion
(von diffudere= lat. verbreiten, verstreuen)
Versuch:
Man sprüht Deo in eine Ecke des Raumes.
Beobachtung:
Nach kurzer Zeit hat sich das Spray im gesamten Raum verteilt
Erklärung:
Die Pafümteilchen wandern aufgrund ihrer Eigenbeweglichkeit in leere Räume zwischen den Luftteilchen, und umgekehrt. Dadurch kommt es zur Durchmischung beider Stoffe.
Merke: Diffusion ist die selbstständige Durchmischung von Stoffen aufgrund der Eigenbeweglichkeit der Teilchen
Eigenschaften von Eisen und Schwefel
Eisen – Schwefel – Gemisch
Durchführung:
Verbesserung 1. SÜ
Der Raum zwischen den Teilchen ist absolut leer.
Sie können außer von der Temperatur auch noch vom Druck abhängig sein.
Im flüssigen Zustand werden die Anziehungskräfte wieder wirksam, im gaßförmigen Zustand herrst ein zu großer Abstand, sodass sie keine Wirksamkeit zeigen. Durch die Erhöhung des Drucks werdne die Teilchen langsamer, durch senken des Drucks werden sie schneller.
Die Teilchen verteilen sich aufgrund ihrer Eigenbeweglichkeit.
Eisen-Schwefel – Gemisch unter dem Mikoskop
Feststoffgemisch
Merkmale Eisen – Schwefel – Gemisch:
Eigenschaften von Eisen und Schwefel bleiben im Gemisch erhalten
Das Gemisch lässt sich durch physikalische Vorgänge in seine Bestandteile zerlegen.
Das Mischungsverhältnis von Eisen und Schwefel ist beliebig.
Typen von Stoffgemischen
Feststoffgemisch (heterogen) min. 2 Feststoffe; Trennverfahren: Sieben, sotieren (auslesen)
Suspension (heterogen) (lat: suspendere: aufschwemmen, schweben); Bsp.: Sand + Wasser; Stoffe: Flüssigkeit + Feststoff; Trennverfahren: Dekantieren, Verdampfen der Flüssigkeit, filterm Definintion: Eine Suspension ist ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem Darin schwebenden Stoff. (Bsp: Essig und Öl)
Lösung (homogen) Lösungen bestehen aus einer Flüssigkeit und anderen Stoffen, die sich darin auflösen. Die Stoffe können sein: Feststoffe; Zucker oder Salz, Flüssigkeiten wie Alkohol oder Sirup oder Gase: z.B. Kohlenstoffdioxid (Sprudel).
Die Stoffe, die sich im Wasser auflösen, nennt man Lösestoffe, das Wasser selbst nennt man Lösungsmittel. Definition: Eine Lösung ist ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem darin schwebenden löslichen Stoff
Emulsion (heterogen) (lat: abmelken)
Bsp. Salatsoße, Milch
Wasser
Fettkörperchen
Definition: Die Emulsion ist ein Gemisch aus zwei Flüssigkeiten, die sich nicht ineinander auflösen.
Nebel (heterogen)
Merke:
Nebel ist ein Gemisch aus einem Gas und darin schwebenden kleinsten Flüssigkeitsteikchen
Rauch (heterogen) Verbrennt man ein Stück Papier, so entsteht fein verteilte Asche. Die Aschenpartikel verteilen sich gleichförmig in der Luft. Merke: Rauch ist ein Gemisch aus einem Gas und einem Feststoff.
Einteilung der Gemische
Hausaufgaben 25.11.13
Sieben: Die Bestandteile des Gemisches werden aufgrund unterschiedlicher Teilchengröße getrennt.
Auslesen: Die Trennung erfolgt aufgrund unterschiedlichen Aussehens.
Herauslösen: Die Trennung erfolgt aufgrund unterschiedlicher Löslichkeit der Stoffe (Schwefel löst sich in Xylol). Die endgültige Trennung erfolgt durch filtrieren.
Magnetscheiden: Die Trennung aufgrund der Magnetisierbarkeit eines Bestandteils.
Aufschwämmen: Unterscheiden sich die Bestandteile Gemisches in ihrer Dichte, so lassen Sie sich mit einer Flüssigkeit, deren Dichte zwischen der der Feststoffe liegt, aufzuschwemmen.
Eindampfen: Die Trennung erfolgt durch das Eindampfen des Lösemittels
Erklärung: Die Farbteilchen im Feststoff besitzen unterschiedliche Dichten, daher trennen sie sich je nach ihrer Masse auf dem Filterpapier auf. Man benötigt für die Auftrennung in ein Lösemittel (Wasser; Etanol)
Adsorption (Auflagerung) Beispiel: Verunreinigtes Wasser wird mit Kohlepulver versetzt. Erklärung: Die Schadstoffe, die im Wasser gelöst sind, werden von dem Kohlepulver absorbiert. Durch Filtern kann man nun das Wasser von den restlichen Bestandteilen trennen.
Filtrieren (filtrum, lat. Durchsiebgerät aus Filz) Die Trennung beruht aufgrund der verschiedenen Teilchengröße der Bestandteile des Gemisches. Dabei ist die Porengröße des Filters entscheidend.
Emulsion a) zentrifugieren
Absetzen im Scheidetrichter Die Trennung erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Dichte. Der Bestandteil mit der größeren Dichte kann in ein Becherglas gelassen werden.
Suspension
Aufschwemmen
Sedimentieren (Absetzen) und dekantieren (Abschütten) Die Trennung erfolgt aufgrund unterschiedlichen Dichten der Teilchen. Die Feststoffteilchen setzten sich ab, aber die Flüssigkeit kann abgezogen werden. Beispiel: Sand im Wasser,
Zentriefugieren
Herstellung (Synthese) einer chemischen Verbindung
Reaktionsshema:
Ausgangsstoffe (Edukte) ïƒ Endstoffe (Produkte)
Eisen+ Schwefel ïƒ Eisensulfid
Definition:
Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem aus den Edukten neue Produkte mit anderen Eigenschaften entstehen.
Eine chemische Verbindung ist ein Stoff, der durch chemische Reaktionen entstanden ist.
Zerlegung einer Verbindung
Zerlegung einer Verbingung (Analyse)
Versuch:
Wir erhitzen, die in einer Batterie enthaltene chemische Verbindung, Quecksilberoxid (Stauerstoff = lat. Oxygenium).
Versuchsaufbau:
-Bild von einem Reagenzglas-
Beobachtung:
Der orangefarbene Stoff ist verschwunden. Es bildet sich ein Gas (Bläschen). Das Gas wird mit der sogenannten „Glimm-Spahn-Probe“ als Sauerstoff identifiziert.
An der Reagenzglaswand bilden sich silbrig glänzende Tröpfchen
Erklärung:
Die Chemische Verbindung Quecksilberoxid wurde durch eine chemische Reaktion in das Metall „Quecksilber“ und das Gas „Sauerstoff“ zerlegt.
Eine Verbindung ist ein Stoff der sich durch eine Chemische Reaktion in seine
Bestandteile zersetzten lässt oder sich zusammen setzt
eine Verbindung aus Metall und Sauerstoff nennt man Oxide
Die Glimmspahnprobe: Die Glimmspahnprobe ist ein Nachweis für das Gas Sauerstoff
(hält man einen glimmenden Holzspan in eine Sauerstoffathmosphäre, flammt er wieder auf.)
a)Beim Erhitzen wird Silbersulfid in Silber und Schwefel zerlegt.
b) bei hohen Temperaturen reagieren Kupfer und Sauerstoff miteinander
c) Eisenoxid wird beim Erhitzen unter Bildung eine farblosen Gases zerlegt, das einen glimmenden Holzspan zu entflammen bringen
Vergleich von Edukten und Produkten:
Vergleich von Gemisch und Verbindung
Die Elemente
Die Stoffe Quecksilber und Sauerstoff lassen sich nicht mehr in weitere Bestandteile zerlegen, weder durch physikalische-, noch duchr chemische Vorgänge.
Diese Stoffe nennt man Grundstoffe oder Elemente (elementum lat. Baustein).
Die chem. Zeichen der Elemente
Bis heute sin über 100 Elemente bekannt, die im Periodensystem der Elemente (PSE) zusammengefasst sind. Circa 80% der Elemente sind Metalle, die restlichen Elemente sind Nichtmetalle.
Der Chemiker schreibt die Elemente mit international festgelegten Symbolen. Sie setzen sich aus dem ersten und manchmal einem weiteren Buchstaben des wissenschaftlichen Namens zusammen.
Einteilung v. Stoffen
Stoffe
Gemische Reinstoffe
Heterogen homogen chem. VerbindungElemente
Feststoffgemisch Lösung
Nichtmetalle Metalle
Eldemetalle unedle Metalle
Hausaufgaben 20.1.14
Ergänzung:
Aus verschiedenen Stoffen bildet sich immer ein homogenes Gemisch. Das bekannteste Gemisch ist die Luft, in der neben Sauerstoff und Stickstoff noch viele andere Gase enthalten sind.
Die Metalle verbrennen unter Feuererscheinung oder Aufglühen. Dabei entsteht ein neuer Stoff. Das Verbrennen der Metalle geschieht unter einer Flammenerscheinung. Der neue Stoff der entsteht hat neue Eigenschaften.
Wir untersuchen welche Faktoren für die Veränderung der Ausgangsstoffe verantwortlich sind.
Versuch 1: Verbrennung von Eisenwolle unter einblasen von Luft.
Man bläst Luft in eine glühende Eisenwolle.
Beobachtung: Die Eisenwolle glüht stärker, an den Stellen, an die die Luft gerät.
Erklärung: Offenbar spielt die Luft bei der Verbrennung eine wichtige Rolle.
Versuch 2: Wir halten einen gefalteten Kupferbrief in die Bunsenbrennerflamme.
Beobachtung: Nur an der Außenseite des Briefs ist der schwarze Feststoff entstanden. Die
Innenseite bleibt unverändert.
Erklärung: Die Wärme allein ist nicht der Grund für die Veränderung der Ausgangsstoffe.
Man benötigt Luft für die Verbrennung.
Untersuchung der Luft
Versuch: Eine abgeschlossene Luftportion wird mehrmals über glühende Eisenwolle geleitet.
Beobachtung: 1. Das Volumen der Aparatur nimmt von 100 auf 80 ml ab.
2. Aus der glühenden Eisenwolle ist eine blau- schwarze Substanzt
entstanden.
Bei der Verbrennung ist nur ein kleiner Teil der Luft beteiligt (ca. 20%). Bei diesem Gas handelt es sich um das Gas Sauerstoff. Die Eisenwolle reagiert mit Sauerstoff der Luft zu blauschwarzem Eisenoxid.
Steckbrief Sauerstoff und Stickstoff
Merke: Luft ist ein Gasgemisch. Neben dem Hauptbestandteil Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%) enthält sie Edelgase (ca.1%) und Kohlendioxid (0,03%).
Metalle reagieren bei Verbrennen
Edelgase sind normalerweise sehr Reaktionsarme Elemente, die somit nicht mit anderen Elementen reagieren.
Zu den Edelgasen gehören:
Helium He (helios gr. die Sonne)
Neon Ne
Argon Ar (Argos gr. der Träge)
Krypton Kr
Xenon Xr
Verwendung:
Man verwendet Edelgase z.B. Argon als Schutzgas in Glühbirnen.
Der heiße Glühfaden wird durch die Argon Atmosphäre vor der Reaktion mit
Sauerstoff geschützt.
Wolfram:
sehr widerstandsfähig
höchste Schmelztemperatur aller Metalle 3410°C
besonders hartes Metall
Verwendung in Glühlampen ( hier werden Temperaturen bis zu 2500°C erreicht)
Verhinderung der Oxidation von Wolfram durch Edelgase ( Argon Krypton oder Xenon)
Aufgabe:1.) Warum wird Wolfram in Glühlampen verwendet?
2.) Warum ist die Glühlampe mit Argon gefüllt und nicht mit Luft?
3.) Beziehe Stellung zu der Aussage „das Licht brennt“.
Fehlvorstellung: Die Glühbirne „brennt“; diese Aussage ist falsch, da beim Betätigen des
Lichtschalters keine chemische Reaktion abläuft, sondern ein
physikalischer Vorgang. Würde die Glühbirne brennen, müsste
Wolframoxid entstehen. Man sollte daher besser sagen, die Glühbirne
glüht.
Leuchtreklame: Legt man an eine Glühbirne, die mit Edelgasen gefüllt ist eine hohe Spannung an, so sendet das Edelgas farbiges Licht aus. ( Helium = gelb/orange, Neon(Ne) = rot/orange, Argon (Ar) = violett, Krypton (Kr) = blau, Xenon(Xe) = violett)
Füllgas für Luftschiffe: Helium wird wegen seiner geringen Dichte als Füllgas für Luftschiffe oder Ballons verwendet.
Säuren und Laugen
Säuren sind sauer und Laugen sind schmierig.
Säuren: Zitronensaft und Essig schmecken sauer. In diesen Flüssigkeiten sind Säuren enthalten, die den sauren Geschmack hervorrufen. Säuren kann man also am sauren Geschmack erkennen. Da aber viele Säuren Haut- und Schleimhäute verletzen, hat der der Chemiker eine ungefährliche Methode gefunden Stoffe zu erkennen. Verschiedene Farbstoffe ändern in einer Säure ihre Farbe. Blauer Lackmus färbt sich in einer Säure rot.
Laugen: Seifenwasser fühlt sich schmierig an. In Seife ist ein Stoff enthalten, der mit Wasser eine sog. Lauge bildet. Man spricht auch von einer alkalischen Lösung. Da jedoch die meisten Laugen ebenfalls schädlich sind benutzt der Chemiker auch hier einen Farbstoff um sie zu erkennen. Roter Lakmusfarbstoff färbt sich in einer Lauge blau.
Lakmus ist ein Farbstoff der anzeigt seine Veränderungen anzeigen kann ob eine Flüssigkeit Sauer alkalisch oder neutral ist. Man nennt ihn daher Indikator. ( lat. indikare = anzeigen)
Merke: 1.) Flüssigkeiten, die einen Lakmusstreifen blau anzeigen lassen, sind Säuren (bzw.
sauer)
Flüssigkeiten, die Lakmus
Farbstoffe, die durch eine Farbänderung anzeigen, ob eine Lösung sauer, neutral, oder alkalisch reagiert nennt man Indikatoren.
Hausaufgabe: Schneide ein Rotkolhblatt in kleine Streifen und koche diese etwas 5 Minuten in etwa 200ml Wasser. Siebe dann die Rotkohlstreifen ab und un verteile den Rotkohlsaft auf verschieden Gläser. Versetze diese jeweils mit folgenden Substanzen.
Der pH-Wert
Zur genauen Angabe, wie stark Sauer oder alkalisch eine Lösung reagiert, wird der pH-Wert ermittelt. Der pH-Wert wird in einer Skala von 0 – 14 angegeben.
neutral
stark sauer stark alkalisch
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
schwach sauer schwach alkalisch
Beispiel:
Unsere Hand hat einen Säureschutzfilm der unsere Haut vor Bakterien Schützt.
Der pH-Wert unserer Haut beträgt 5,5. Stehen auf einer Seife „pH-Hautneutral“, so bedeutet dies, dass der pH-Wert der Seifenlösung, dem pH-Wert der Haut entsprechen soll. Normale Seife würde den Säureschutzfilm zerstören.
Wein pH 3 ïƒ Sauer
Zitronensaft pH1 ïƒ Sauer
Cola pH3 ïƒ Sauer
Rohrreiniger pH12 ïƒ alkalisch
Seifenlösung pH 8 ïƒ schwach alkalisch
Das Wasser
Versuch: Man erhitzt Wasser in einem Erlenmeyer Kolben und hält in den Wasserdampf einen brennenden Holzspan.
Beobachtung: Der Holzspan erlischt.
Erklärung: Für die Verbennung ist Sauerstoff erforderlich, der in dem Wasserdampf nicht vorhanden ist.
Versuch2: Man hält in den Wasserdampf ein brennendes Stück Magnesium
Beobachtung: Das Magnesium brennt mit heller Flamme weiter.
Erklärung: Das Magnesium verbrennt mit so heißer Flamme, dass es in der Lage ist
Sauerstoff aus dem Wasser zu entferhnen. Der Sauerstoff kann nur aus dem Wasser stammen, da Magnesium ein Element ist.
Somit ist gezeigt, das Wasser kein Element sondern eine chemische Verbindung ist.
Im weiteren werden wir untersuchen, welche anderen Elemente neben Sauerstoff in Wasser enthalten sind.
-----ab hier 01.04.2014--
Eigenschaften des Wassers:
Siedetemperatur: 100°C
Schmelzpunkt: 0°C
Aggregatzustand bei Raumtemperatur: flüssig
Dichte (ist vom Druck und der Temperatur abhängig) bei Raumtemperatur: 1g/m3
Dichteanomalie des Wassers: Wasser hat seine höchste Dichte bei 4°C im festen Zustand hat Wasser eine geringere Dichte als im flüssigen. Dies ist eine Anomalie da bei den meisten Stoffen die Dichte im festen Aggregatzustand zunimmt.
Erklärung der Dithermolaie:
Die Dichte von festem Wasser ist geringer als die Dichte von flüssigem Wasser da sich zwischen den Teilchen ein Hohlraum befindet. Dieser Hohlraum wird verursacht durch Wasserstoffbrückenbindungen. Diese Wasserstoffbrückenbindungen werden verursacht durch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen.
Wasserstoff
Eigenschaften: - brennbar
- Dichte <Luft (0,0083 g/l) geringste Dichte aller Stoffe.
- farblos geruchlos
- Siedepunkt: -253°C
- geschmaklos
- verbrennt mit orangefarbener Flamme
Versuch: Man zündet einen mit Wasserstoff gefüllten Ballon an.
Beobachtung: Es ist eine Druckwele zu spüren.
Erklärung: Wasserstoff verbrennt mit einer orangefarbenen Flamme.Kommt Wasserstoff mit Sauerstoff in einem Verhältnis von 2:1 zusammen und wird dieses Gemisch entzündet, kommt es zu einer sogenannten Knallgasexplosion. Dabei wird Wasser gebildet.
Definition Explosion:(lat. explodere und bedeutet auseinandertreiben) Eine extrem schnell verlaufende Reaktion, die mit starker Gas und Hitzeentwicklung verbunden ist, wodurch es zu einem großen Druckanstieg kommt.
Die Knallgasreaktion ist eine typische Nachweisreaktion für Wasserstoff. Entzündet man ein Knallgasgemisch kann man ein leises hohes Pfeifen vernhemen oder ein leises Klopfen (dumpfes Plop). Dies ist von der Anzahl der Wasserstoffteilchen abhänig.
Die Reduktion:
Versuch: Der aus der Versuchsapparatur wieder autretende Wasserstoff wird entzündet. anschließend wird das Kupferoxid stark erhitzt.
Beobachtung: Der Rückstand ist rotbraun gefärbt; es bilden sich Flüssigkeitströpchen an der Glaswand.
Erklärung: Reduktion Oxidation
Kpferoxid + Wasserstoff ïƒ kupfer + Wasser
(Wasserstoffoxid)
Reduktion
Merke: 1. Eine Reduktioin (reducere lat. = zurückführen) ist ein Vorgang bei dem einem Stoff (Oxid) Sauerstoff entzogen wird. Sie ist die Umkehrung von der Oxidation
2. Eine Reduktion ist immer mit einer Oxidation gekoppelt. Beide Reaktionen laufen gleichzeitig ab, man nennt diese Reaktion daher Redoxreaktion.
3. Ein Oxidationsmittel ist ein Stoff, der an einen anderen Stoff Sauerstoff abgibt. Das Oxidationsmittel wird selbst reduziert.
4. Ein Reduktionsmittel ist ein Stoff, der einem anderen Stoff Sauerstoff entzieht. Das Reduktionmittel wird selbst Oxidiert.
Versuch: Man gibt ein Gemisch aus Eisenoxid und Aluminium in einen Tontopf, der mit Sand gefüllt ist. Der Tontopf wird in einem Eisenring gehalten. Auf das Gemisch gibt man ein Zündgemisch, das mit einem Magnesiumband gezündet wird.
Beobachtung: Die Reaktion läuft sehr heftig und unter massiver
Flammenerscheinung ab. bei der Reaktion entsteht Eisen, das aufgrund der hohen Temperatur (2400°C) im flüssigen Zustand aus dem Reaktionsgefäß tropft.
Red.
Aluminium + Eisenoxid ïƒ Aluminiumoxid + Eisen
OX
Erklärung: Aluminium entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff, (Reduktion)in dieser unter starker Wärmeentwicklung ablaufenden Reaktion wird Eisenoxid, zu Eisen reduziert und Aluminium zu Aluminiumoxid oxidiert.
Die „Affinität“
Merke: Unter Affinität versteht man das Bestreben eines Stoffes, sich mit einem
anderen zu Verbinden
ob Reaktionen ablaufen oder nicht hängt von der Affinität eines Stoffes zu einem anderen Stoff ab. Für Redoxreaktionen ordnet man daher die Stoffe nach ihrer Affinität zu Sauerstoff in der Affinitätsreihe:
Aus der Affinitätsreihe erkennt man
ein Metall das links von einem anderen Metall steht kann dessen Oxid reduzieren.
mit Hilfe der Affinitätsreihe kann man Aussagen darüber machen ob eine Reaktion abläuft oder nicht.
Je edler die Metalle, desto geringer ist die Affinität zu Sauerstoff.
Bei manchen Reaktionen benötigt man jedoch zusätzlich eine Aktivierungsenergie AE
d
Definitionen
Endotherme Reaktion:
Bei der Reaktion wird die Wärme an die Umgebung abgegeben.
Exotherne Reaktion:
Bei der Reaktion wird (Wärme-) Energie aufgenommen. Sie läuft nur unter ständiger Energiezufuhr ab. Wird die Energiezufuhr unterbrochen, so kommt die Reaktion zum Stillstand
amit die Reaktion überhaupt in Gang gesetzt wird.
1. chemisches Grundgesetz: Gesetz der Erhaltung der Masse
Untersuchung des Verhaltens der Masse von verschiedenen Stoffen bei der Verbrennung.
Man kann keine allgemeingültige Aussage über das Verhalten der Masse von Stoffen anhand dieses Versuchs tätigen. Wir benötigen eine Versuchsanordnung, bei der wir garantieren können, dass alle Stoffe vor und nach dem Versuch vorhanden sind.
Versuch:
Wir führen eine Reaktion in einem abgeschlossenen System durch (Glühbirne). Hierzu wird eine geplatzte Glühbirne mit Sauerstoff gefüllt und zur Reaktion gebracht. Man wiegt die Glühbirne vor und nach der Reaktion.
Masse Glühbirne vor der Reaktion: 22,1 g
Masse Glühbirne nach der Reaktion: 22,1 g
Beobachtung:
Die Masse der Glühbirne vor der Reaktion ist gleich der Masse der Glühbirne nach der Reaktion.
Erklärung:
Bei der Reaktion von Wolfram mit Sauerstoff ist die Masse der Edukte genauso groß wie die Masse des Produktes (Wolframoxid).
Erklärung des Gesetz der Erhaltung der Masse:
Das Gesetz lässt sich erklären, wenn man animmt, dass sich die Teilchen der Stoffe bei der Reaktion einfach umgruppieren. Da keine Teilchen verloren gehen und keine Teilchen hinzukommen, bleibt die Gesamtmasse vor und nach der Reaktion gleich groß.
Bei allen chemischen Reaktionen sind die Massen der Edukte genauso groß wie die Massen der Produkte.
2. Grundgesetz: Das Gesetz der Konstanten Massenverhältnisse:
Versuch: IN einem Reagenzglas wird eine Prtion Schwefel mit einem Stück Kupferblech erhitzt.
Beobachtung:
Das Kupferblech beginnt zu glühen
Es entsteht i eine blau-schwarze Substanz, die leicht zerbröselt. Man nennt die Substanz Kupfersulfid.
Kupfer+Schwefel=Kupfersulfid
Es Bleibt Schwefel übrig.
Problem: Lässt man viel Kupfer mit wenig Schwefel reagieren bleibt Kupfer übrig.
Lässt man viel Schwefel mit wenig Kupfer reagieren bleibt Schwefel übrig.
Welche Masse Kupfer und Schwefel benötig man, damit beide Stoffe vollständig miteinander reagieren?
Ergebnis: Das Massenverhältnis von Kupfer zu Schwefel ist immer 4:1 im Kupfersulfid.
Gesetz der konstanten Massenverhätnisse:
Zwei Elemente reagieren miteinander zu einer Verbindung immer in einem konstanten Massenverhältnis.
Erklärung:
Der englische Chemiker John Dalton führt den Begriff Atom in die Wissenschaft ein. Er machte dabei folgende Annahmen:
Die Elemente bestehen aus winzigen Kugelförmigen nicht weiter zerlegbaren Teilchen, den Atomen (atomos gr. unteilbar).
Die Atome eines Elementes sin untereinander gleich. Sie haben gleiche Masse und Größe.
Die Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in Masse und Größe.
Die relative Atommasse
Wir betrachten die Masse eines Wasserstoffatoms.
m (Wasserstoff) = 0,000 000 000 000 000 000 000 0017g = absolute Atomasse von Wasserstoff
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