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
- Sandkörner sind groß, gelöste Ionen sind klein.
- Der Filter hält die großen Körner zurück.
- Gelöstes Salz läuft mit dem Wasser durch.
- Sandkörner sind groß, gelöste Ionen sind klein.
- Der Filter hält die großen Körner zurück.
- Gelöstes Salz läuft mit dem Wasser durch.
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 Schlamm und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Dekantieren.
Ergebnis:Dekantieren, es nutzt Dichte - ●2Wozu dient Aktivkohle beim Entfärben einer Farbstofflösung?
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 - ★3Mit welchem Verfahren trennt man Kochsalz und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Kochsalz und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Eindampfen.
Ergebnis:Eindampfen, 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
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan 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 - ●5Wie funktioniert das Umkristallisieren von Benzoesäure aus Wasser?
Lösung zeigen
- Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur.
- Beim Abkühlen kristallisiert der Hauptstoff aus.
- Verunreinigungen bleiben in der Lösung.
Ergebnis:In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus - ★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 = 1 cm : 10 cm.
- Rf = 0,10
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 10 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 3 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 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 : 20 cm.
- Rf = 0,15
Ergebnis:0,15 - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,40. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,40 · 20 cm
- Die Substanz ist 8 cm gewandert.
Ergebnis:8 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
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Bariumionen gehören zu gelbgrün.
- Die Flamme ist gelbgrün.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Bariumionen gehören zu gelbgrün.
- Die Flamme ist gelbgrün.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Bariumionen → blauviolett
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Bariumionen → gelbgrün
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Lithiumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Lithiumionen gehören zu karminrot.
- Die Flamme ist karminrot.
Ergebnis:karminrot - ●11Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Caesiumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Caesiumionen gehören zu blauviolett.
- Die Flamme ist blauviolett.
Ergebnis:blauviolett - ★12Die Flamme zeigt Gelb. Darf man daraus schließen, dass keine anderen Alkalimetalle enthalten sind?
Lösung zeigen
- Natrium ist fast überall als Spur vorhanden.
- Sein Gelb überstrahlt zum Beispiel das Violett von Kalium.
- Das Kobaltglas filtert das Gelb heraus.
Ergebnis:Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
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
- Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat aus.
- Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat aus.
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 Bleiionen wird Kaliumiodid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Kaliumiodid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bleiionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Bleiiodid aus.
Ergebnis:Gelbes Bleiiodid - ★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
- Die Lösung sieht blau aus, weil sie rotes Licht schluckt.
- Dort ist die Absorption am größten.
- Man misst deshalb bei der Komplementärfarbe.
- Die Lösung sieht blau aus, weil sie rotes Licht schluckt.
- Dort ist die Absorption am größten.
- Man misst deshalb bei der Komplementärfarbe.
AchtungMesswellenlänge nach der Lösungsfarbe statt nach der Komplementärfarbe gewählt
Eine blaue Lösung misst man mit blauem Licht. Die Mitte des Spektrums ist am besten.
Die Lösung absorbiert die Komplementärfarbe: Eine blaue Lösung absorbiert orange bis rotes Licht. Dort misst man.
Nimm einen Farbkreis und suche die Komplementärfarbe zur Lösungsfarbe.
ÜbenJetzt du
- ○16Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 0,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,50 = 0,5.
- c = 0,5 · 8 mg/L = 4 mg/L
Ergebnis:4 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 0,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,50 = 0,5.
- c = 0,5 · 5 mg/L = 2,5 mg/L
Ergebnis:2,5 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.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle → 133 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
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 - ●20Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Benzoesäure schmilzt bei 122 Grad Celsius.
Ergebnis:122 Grad Celsius - ★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 Aceton (56 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine Substanz legt 5 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 5 cm : 20 cm.
- Rf = 0,25
Ergebnis:0,25 - ●25Welche Ionen färben die Brennerflamme violett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe violett gehört zu Kaliumionen.
- Gesucht sind Kaliumionen.
Ergebnis:Kaliumionen - ●26Zu 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 - ●27Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,40 = 0,5.
- c = 0,5 · 5 mg/L = 2,5 mg/L
Ergebnis:2,5 mg/L
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 Ethansäure (118 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 0,20. Die Laufmittelfront hat 10 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:2 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme violett?Lösung zeigen
Ergebnis:KaliumionenIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Kupfer(II)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Hellblaues Kupfer(II)-hydroxidIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:20 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 82 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Vanillin
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
- Dekantieren, es nutzt Dichte
- Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle
- Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,15
- 8 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- karminrot
- blauviolett
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- Gelbes Bleiiodid
- 0,72 g
- 4 mg/L
- 2,5 mg/L
- 7,0 mg/L
- Paracetamol
- 122 Grad Celsius
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,25
- Kaliumionen
- Gelbes Silberiodid
- 2,5 mg/L
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- Kaliumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 20 mg/L
- Vanillin