Chemie · Klasse 11 · Kapitel
Stoffe trennen, nachweisen und messen
- Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
- Merken kommt ins Heft
- Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
- Üben selbst rechnen
- Achtung typischer Fehler
- Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen
○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.
1Ich trenne Stoffgemische durch Filtrieren, Dekantieren und Adsorbieren.
MerkenStofftrennung
Jedes Trennverfahren nutzt einen Unterschied der Stoffe.
Filtrieren trennt nach Teilchengröße, Dekantieren nach Dichte.
BeispielFiltrieren, Dekantieren, Adsorbieren
Schritt für Schritt
- Suche den Unterschied bei ein Rohkristall und seine Verunreinigung.
- Er liegt in der Löslichkeit bei verschiedener Temperatur.
- Passend ist Umkristallisieren.
- Suche den Unterschied bei ein Rohkristall und seine Verunreinigung.
- Er liegt in der Löslichkeit bei verschiedener Temperatur.
- Passend ist Umkristallisieren.
AchtungTrennverfahren ohne passende Eigenschaft
Salzwasser filtern, um das Salz zu bekommen.
Salz ist gelöst und geht durch den Filter. Eindampfen trennt nach der Siedetemperatur.
Frag dich: In welcher Eigenschaft unterscheiden sich die beiden Stoffe? Such dann das passende Verfahren.
ÜbenJetzt du
- ○1Mit welchem Verfahren trennt man Sand aus einer Salzlösung, und welche Eigenschaft nutzt es?So fängst du an:Sandkörner sind groß, gelöste Ionen sind klein.
Lösung zeigen
- Sandkörner sind groß, gelöste Ionen sind klein.
- Der Filter hält die großen Körner zurück.
- Gelöstes Salz läuft mit dem Wasser durch.
Ergebnis:Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße - ●2Mit welchem Verfahren trennt man mehrere Filzstiftfarben, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei mehrere Filzstiftfarben.
- Er liegt in der unterschiedliches Haften am Papier.
- Passend ist Chromatografieren.
Ergebnis:Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier - ★3Warum lässt sich eine Salzlösung nicht durch Filtrieren trennen?
Lösung zeigen
- Im Wasser liegen einzelne Ionen vor.
- Sie sind kleiner als jede Filterpore.
- Das Salz läuft mit dem Wasser hindurch.
Ergebnis:Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
2Ich gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
MerkenReinstoffe gewinnen
Extraktion nutzt die Löslichkeit.
Destillation nutzt die Siedetemperatur. Umkristallisation nutzt die Temperaturabhängigkeit.
BeispielExtraktion, Destillation, Umkristallisation
Schritt für Schritt
- Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur.
- Beim Abkühlen kristallisiert der Hauptstoff aus.
- Verunreinigungen bleiben in der Lösung.
- Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur.
- Beim Abkühlen kristallisiert der Hauptstoff aus.
- Verunreinigungen bleiben in der Lösung.
AchtungExtraktion und Umkristallisation falsch beschrieben
Beim Extrahieren verbindet sich das Lösemittel chemisch mit dem Stoff oder löst den Samen auf. Beim Umkristallisieren hilft kaltes Wasser.
Extraktion nutzt die Löslichkeit: Das Lösemittel löst nur den gesuchten Stoff. Umkristallisation nutzt, dass sich der Stoff in heißem Lösemittel besser löst als in kaltem.
Nenne, was gelöst werden soll und was zurückbleiben soll. Wähle danach das Lösemittel.
ÜbenJetzt du
- ○4Ein Gemisch aus Methanol (65 Grad Celsius) und Propan-2-ol (82 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Aceton (56 Grad Celsius) und Hexan (69 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Hexan bei 69 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ★6Ethanol (78 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) werden destilliert. Was enthält das Destillat zu Beginn überwiegend?
Lösung zeigen
- Ethanol siedet bei niedrigerer Temperatur.
- Es verdampft zuerst und geht über.
- Das erste Destillat ist ethanolreich.
Ergebnis:Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
3Ich werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
MerkenChromatografie
Rf ist die Laufstrecke der Substanz geteilt durch die der Front.
Er liegt immer zwischen 0 und 1.
BeispielChromatografie und Rf-Wert
Schritt für Schritt
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 20 cm.
- Rf = 0,10
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 20 cm.
- Rf = 0,10
AchtungRf-Wert falsch berechnet
Rf = Laufstrecke der Front : Laufstrecke der Substanz, oder das Produkt beider.
Rf = Laufstrecke der Substanz : Laufstrecke der Front, immer zwischen 0 und 1.
Prüfe dein Ergebnis: Ist der Rf-Wert kleiner als 1?
ÜbenJetzt du
- ○7Eine Substanz legt 2 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?So fängst du an:Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 4 cm.
- Rf = 0,50
Ergebnis:0,50 - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,20. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,20 · 5 cm
- Die Substanz ist 1 cm gewandert.
Ergebnis:1 cm - ★9Welche Aussage über den Rf-Wert eines Stoffes stimmt?
Lösung zeigen
- Der Rf-Wert beschreibt die Wechselwirkung des Stoffes mit beiden Phasen.
- Ändert sich eine Phase, ändert sich der Wert.
- Die Laufstrecke selbst spielt keine Rolle.
Ergebnis:Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
4Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
MerkenFlammenfärbung
Jedes Metall färbt die Flamme anders.
Natrium gelb, Kalium violett, Lithium karminrot, Calcium ziegelrot.
BeispielFlammenfärbung
Schritt für Schritt
- Die Wärme regt Elektronen an.
- Beim Zurückfallen geben sie Licht einer bestimmten Farbe ab.
- Jedes Element hat seine eigenen Farben.
- Die Wärme regt Elektronen an.
- Beim Zurückfallen geben sie Licht einer bestimmten Farbe ab.
- Jedes Element hat seine eigenen Farben.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumionen → blauviolett
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumionen → gelb
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Natriumionen gehören zu gelb.
- Die Flamme ist gelb.
Ergebnis:gelb - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
Ergebnis:Rubidiumionen - ★12Welche Ionen färben die Brennerflamme ziegelrot?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen
5Ich weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
MerkenFällungsnachweise
Das Reagenz bildet mit dem gesuchten Ion einen schwer löslichen Niederschlag.
Vor dem Chloridnachweis wird angesäuert.
BeispielIonen-Nachweise durch Fällungsreaktionen
Schritt für Schritt
- Silberionen bilden mit Chlorid schwer lösliches Silberchlorid.
- Der Niederschlag ist weiß.
- Das Reagenz ist Silbernitrat.
- Silberionen bilden mit Chlorid schwer lösliches Silberchlorid.
- Der Niederschlag ist weiß.
- Das Reagenz ist Silbernitrat.
AchtungFällungsreagenz oder Niederschlag falsch zugeordnet
Chlorid fällt mit Bariumchlorid, Sulfat mit Silbernitrat, und Silberiodid ist weiß.
Chlorid: Silbernitrat, weißes Silberchlorid. Sulfat: Bariumchlorid, weißes Bariumsulfat. Iodid: Silbernitrat, gelbes Silberiodid.
Schreib das Kation des Reagenz und das gesuchte Anion auf und prüfe in der Löslichkeitstabelle, ob ein Niederschlag entsteht.
ÜbenJetzt du
- ○13Zu einer Lösung mit Chloridionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Chloridionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Silberchlorid aus.
Ergebnis:Weißes Silberchlorid - ●14Zu einer Lösung mit Iodidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Iodidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Silberiodid aus.
Ergebnis:Gelbes Silberiodid - ★15Warum wird die Probe vor dem Chloridnachweis mit Salpetersäure angesäuert?
Lösung zeigen
- Carbonationen würden mit Silberionen ebenfalls ausfallen.
- Die Säure zerstört die Carbonate.
- Dann bleibt nur Chlorid als Fällungspartner.
Ergebnis:Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
6Ich bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
MerkenFotometrie
Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Mit einer Eichlösung folgt die Konzentration der Probe.
BeispielFotometrie und Lambert-Beer-Gesetz
Schritt für Schritt
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 10 mg/L = 15 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 10 mg/L = 15 mg/L
AchtungAbsorbanz und Konzentration falsch verknüpft
Mehr Absorbanz heißt weniger Konzentration. Die Absorbanz wächst mit dem Quadrat der Konzentration.
Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration: doppelte Konzentration, doppelte Absorbanz.
Berechne das Verhältnis der Absorbanzen und wende es auf die Konzentration an.
ÜbenJetzt du
- ○16Nach dem Lambert-Beer-Gesetz ist die Absorbanz bei gleicher Küvette proportional zu …So fängst du an:Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
Lösung zeigen
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
Ergebnis:der Konzentration des gelösten Stoffs - ●17Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,10 = 2.
- c = 2 · 2 mg/L = 4 mg/L
Ergebnis:4 mg/L - ★18Eine Eichlösung mit 4,0 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,35. Bestimme: Welche Konzentration hat sie?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,35 : 0,20 = 1,75.
- c = 1,75 · 4,0 mg/L = 7,0 mg/L
Ergebnis:7,0 mg/L
7Ich bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
MerkenSchmelzpunkt
Ein reiner Stoff schmilzt in einem engen Bereich.
Verunreinigungen senken den Schmelzpunkt und verbreitern den Bereich.
BeispielSchmelzpunkt und Reinheit
Schritt für Schritt
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Benzoesäure schmilzt bei 122 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Benzoesäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Benzoesäure schmilzt bei 122 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Benzoesäure.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Die Probe schmilzt bei 133 Grad Celsius, also ist es Vanillin.
Der gemessene Wert wird mit dem Tabellenwert verglichen: 133 Grad Celsius gehört zu Harnstoff.
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Wie verändert eine Verunreinigung den Schmelzbereich eines Feststoffs?So fängst du an:Fremdstoffe stören das Kristallgitter.
Lösung zeigen
- Fremdstoffe stören das Kristallgitter.
- Der Stoff schmilzt früher und über einen größeren Bereich.
- Reine Stoffe schmelzen scharf.
Ergebnis:Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur - ●20Eine Probe schmilzt zwischen 118 und 122 Grad Celsius, reine Benzoesäure bei 122 Grad Celsius. Welche Schlussfolgerung ist begründet?
Lösung zeigen
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
- Hier sind es 4 Grad.
- Die Probe ist wahrscheinlich verunreinigt.
Ergebnis:Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen - ★21Wozu bestimmt man zusätzlich einen Mischschmelzpunkt, wenn man einen Stoff identifizieren will?
Lösung zeigen
- Man mischt die Probe mit dem vermuteten Stoff.
- Sind beide gleich, bleibt der Schmelzpunkt unverändert.
- Sonst wirkt der zweite Stoff wie eine Verunreinigung.
Ergebnis:Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Mit welchem Verfahren trennt man Speiseöl und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Speiseöl und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Scheidetrichter.
Ergebnis:Scheidetrichter, es nutzt Dichte - ●23Ein Gemisch aus Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Heptan (98 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat über.
Ergebnis:Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 4 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,50 · 4 cm
- Die Substanz ist 2 cm gewandert.
Ergebnis:2 cm - ●25Zu einer Lösung mit Eisen(III)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Eisen(III)-ionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt rotbraunes Eisen(III)-hydroxid aus.
Ergebnis:Rotbraunes Eisen(III)-hydroxid - ●26Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,10 = 2,5.
- c = 2,5 · 8 mg/L = 20 mg/L
Ergebnis:20 mg/L - ●27Bei welcher Temperatur schmilzt reines Paracetamol laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Paracetamol schmilzt bei 169 Grad Celsius.
Ergebnis:169 Grad Celsius
Auf einen Blick
MerkenDas Wichtigste
- Stofftrennung
- Jedes Trennverfahren nutzt einen Unterschied der Stoffe.
- Reinstoffe gewinnen
- Extraktion nutzt die Löslichkeit.
- Chromatografie
- Rf ist die Laufstrecke der Substanz geteilt durch die der Front.
- Flammenfärbung
- Jedes Metall färbt die Flamme anders.
- Fällungsnachweise
- Das Reagenz bildet mit dem gesuchten Ion einen schwer löslichen Niederschlag.
- Fotometrie
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- Schmelzpunkt
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem engen Bereich.
Kannst du das?
Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.
ÜbenSelbsttest
Ich trenne Stoffgemische durch Filtrieren, Dekantieren und Adsorbieren.
28Mit welchem Verfahren trennt man mehrere Filzstiftfarben, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am PapierIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Wasser (100 Grad Celsius) und Heptan (98 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:10 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett?Lösung zeigen
Ergebnis:CaesiumionenIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Calciumionen wird Ammoniumoxalat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Weißes CalciumoxalatIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 0,75. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:6 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt zwischen 118 und 122 Grad Celsius, reine Benzoesäure bei 122 Grad Celsius. Welche Schlussfolgerung ist begründet?Lösung zeigen
Ergebnis:Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.
Wörter
- Proportional
- doppelt so viel hier, doppelt so viel dort
Lösungen
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,50
- 1 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- gelb
- Rubidiumionen
- Calciumionen
- Weißes Silberchlorid
- Gelbes Silberiodid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- der Konzentration des gelösten Stoffs
- 4 mg/L
- 7,0 mg/L
- Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- Rotbraunes Eisen(III)-hydroxid
- 20 mg/L
- 169 Grad Celsius
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 10 cm
- Caesiumionen
- Weißes Calciumoxalat
- 6 mg/L
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen