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 mehrere Filzstiftfarben.
- Er liegt in der unterschiedliches Haften am Papier.
- Passend ist Chromatografieren.
- Suche den Unterschied bei mehrere Filzstiftfarben.
- Er liegt in der unterschiedliches Haften am Papier.
- Passend ist Chromatografieren.
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
- ○1Wozu dient Aktivkohle beim Entfärben einer Farbstofflösung?So fängst du an:Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
Lösung zeigen
- Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
- Farbstoffmoleküle lagern sich dort an.
- Das heißt Adsorption.
Ergebnis:Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle - ●2Mit welchem Verfahren trennt man ein Farbstoff in Lösung, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei ein Farbstoff in Lösung.
- Er liegt in der Haften an der Oberfläche.
- Passend ist Adsorbieren an Aktivkohle.
Ergebnis:Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche - ★3Mit welchem Verfahren trennt man Ethanol und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Ethanol und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Destillieren.
Ergebnis:Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
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
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
AchtungReihenfolge der Destillation nach der Menge statt nach der Siedetemperatur
Zuerst geht der Stoff über, den es mehr im Gemisch gibt. Das Destillat hat dasselbe Verhältnis wie das Gemisch.
Zuerst geht der Stoff mit der niedrigeren Siedetemperatur über, das Destillat ist reich an ihm.
Vergleiche die Siedetemperaturen der beiden Stoffe und ordne sie nach der Reihenfolge des Übergehens.
ÜbenJetzt du
- ○4Warum eignet sich Wasserdampfdestillation für empfindliche Duftstoffe wie Limonen?So fängst du an:Wasser und Öl bilden ein Gemisch mit niedrigerer Siedetemperatur.
Lösung zeigen
- Wasser und Öl bilden ein Gemisch mit niedrigerer Siedetemperatur.
- Das Öl wird mit dem Dampf übergetrieben.
- Dabei erträgt der Stoff keine hohe Temperatur.
Ergebnis:Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben - ●5Ein 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 - ★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 = 3 cm : 4 cm.
- Rf = 0,75
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 3 cm : 4 cm.
- Rf = 0,75
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 3 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 5 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 = 3 cm : 5 cm.
- Rf = 0,60
Ergebnis:0,60 - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,80. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,80 · 5 cm
- Die Substanz ist 4 cm gewandert.
Ergebnis:4 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 Ionen färben die Brennerflamme karminrot → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot → Lithiumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe karminrot gehört zu Lithiumionen.
- Gesucht sind Lithiumionen.
Ergebnis:Lithiumionen - ●11Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kaliumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kaliumionen gehören zu violett.
- Die Flamme ist violett.
Ergebnis:violett - ★12Welche Ionen färben die Brennerflamme gelbgrün?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelbgrün gehört zu Bariumionen.
- Gesucht sind Bariumionen.
Ergebnis:Bariumionen
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 Kupfer(II)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Kupfer(II)-ionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt hellblaues Kupfer(II)-hydroxid aus.
Ergebnis:Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid - ●14Zu einer Lösung mit Bromidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bromidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelblichweißes Silberbromid aus.
Ergebnis:Gelblichweißes Silberbromid - ★15Zu 50 mL Probe mit c(Cl⁻) = 0,10 mol/L wird Silbernitrat im Überschuss gegeben. Bestimme: Wie viel Silberchlorid fällt aus? M(AgCl) = 143,5 g/mol.
Lösung zeigen
- n(Cl⁻) = 0,10 mol/L · 0,050 L = 0,0050 mol.
- Je Chlorid fällt ein AgCl: n(AgCl) = 0,0050 mol.
- m = 0,0050 mol · 143,5 g/mol = 0,72 g
Ergebnis:0,72 g
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
- Licht geht durch die Küvette.
- Ein Teil wird absorbiert.
- Das Fotometer misst, wie viel verloren geht.
- Licht geht durch die Küvette.
- Ein Teil wird absorbiert.
- Das Fotometer misst, wie viel verloren geht.
AchtungAbsorbanz mit Konzentration oder Emission verwechselt
Die Probe hat die Absorbanz 0,35, also die Konzentration 0,35 mg/L. Das Fotometer misst das Licht, das die Lösung aussendet.
Die Absorbanz ist ein Messwert für die Lichtschwächung. Über die Eichlösung folgt die Konzentration: 0,35 : 0,20 · 4,0 mg/L = 7,0 mg/L.
Berechne die Absorbanz der Probe geteilt durch die der Eichlösung und multipliziere mit deren Konzentration.
ÜbenJetzt du
- ○16Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 0,75. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,75 : 0,50 = 1,5.
- c = 1,5 · 10 mg/L = 15 mg/L
Ergebnis:15 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,20 = 3.
- c = 3 · 10 mg/L = 30 mg/L
Ergebnis:30 mg/L - ★18Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,80. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,80 : 0,40 = 2.
- c = 2 · 4 mg/L = 8 mg/L
Ergebnis:8 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
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
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
- ○19Eine Probe schmilzt scharf bei 169 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?So fängst du an:Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Paracetamol schmilzt bei 169 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Paracetamol.
Ergebnis:Paracetamol - ●20Eine Probe schmilzt scharf bei 133 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Harnstoff.
Ergebnis:Harnstoff - ★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 Methanol (65 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,50 · 20 cm
- Die Substanz ist 10 cm gewandert.
Ergebnis:10 cm - ●25Zu einer Lösung mit Magnesiumionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Magnesiumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Magnesiumhydroxid aus.
Ergebnis:Weißes Magnesiumhydroxid - ●26Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,10. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,10 : 0,20 = 0,5.
- c = 0,5 · 8 mg/L = 4 mg/L
Ergebnis:4 mg/L - ●27Eine 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
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 Chlorophyll in Blättern, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Extrahieren mit Ethanol, es nutzt LöslichkeitIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Welche Eigenschaft muss ein Lösemittel zur Extraktion von Öl aus Samen haben?Lösung zeigen
Ergebnis:Es löst das Öl gut und lässt sich danach leicht abdestillierenIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 3 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,75Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Warum leuchtet die Flamme beim Erhitzen eines Metallsalzes farbig?Lösung zeigen
Ergebnis:Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht ausIch 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 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,10. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:5 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 69 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Stearinsäure
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
- Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle
- Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,60
- 4 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Lithiumionen
- violett
- Bariumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- Gelblichweißes Silberbromid
- 0,72 g
- 15 mg/L
- 30 mg/L
- 8 mg/L
- Paracetamol
- Harnstoff
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 10 cm
- Weißes Magnesiumhydroxid
- 4 mg/L
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- Extrahieren mit Ethanol, es nutzt Löslichkeit
- Es löst das Öl gut und lässt sich danach leicht abdestillieren
- 0,75
- Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus
- Weißes Calciumoxalat
- 5 mg/L
- Stearinsäure