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 - ●2Ein Gemisch aus Eisenpulver, Sand und Kochsalz soll getrennt werden. Welche Reihenfolge ist sinnvoll?
Lösung zeigen
- Der Magnet holt das Eisen trocken heraus.
- Wasser löst das Salz, der Filter hält den Sand zurück.
- Das Eindampfen liefert das Salz.
Ergebnis:Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen - ★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
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 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 Propan-2-ol (82 Grad Celsius) und Ethylacetat (77 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 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 = 2 cm : 4 cm.
- Rf = 0,50
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 4 cm.
- Rf = 0,50
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 11 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 = 11 cm : 20 cm.
- Rf = 0,55
Ergebnis:0,55 - ●8Eine Substanz legt 1 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 4 cm.
- Rf = 0,25
Ergebnis:0,25 - ★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.
- Die Farbe ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme ziegelrot → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme ziegelrot → Calciumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumsalzen?So fängst du an:Natrium zeigt die auffälligste Flammenfarbe.
Lösung zeigen
- Natrium zeigt die auffälligste Flammenfarbe.
- Sie liegt im gelben Bereich.
- Das Gelb überdeckt andere Farben.
Ergebnis:Gelb - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
Ergebnis:Caesiumionen - ★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
- Bariumionen fällen Sulfat als Bariumsulfat.
- Bariumsulfat löst sich nicht in Säure.
- Das gesuchte Ion ist Sulfat.
- Bariumionen fällen Sulfat als Bariumsulfat.
- Bariumsulfat löst sich nicht in Säure.
- Das gesuchte Ion ist Sulfat.
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 Silberionen wird Natriumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Natriumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natriumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Silberionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Silberchlorid aus.
Ergebnis:Weißes Silberchlorid - ●14Zu 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 - ★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.
- 1,20 : 0,40 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,20 : 0,40 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 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
- ○16Was misst ein Fotometer bei der Analyse einer Lösung?So fängst du an:Licht geht durch die Küvette.
Lösung zeigen
- Licht geht durch die Küvette.
- Ein Teil wird absorbiert.
- Das Fotometer misst, wie viel verloren geht.
Ergebnis:Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt - ●17Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,00. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,00 : 0,50 = 2.
- c = 2 · 10 mg/L = 20 mg/L
Ergebnis:20 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
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
- Hier sind es 4 Grad.
- Die Probe ist wahrscheinlich verunreinigt.
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
- Hier sind es 4 Grad.
- Die Probe ist wahrscheinlich verunreinigt.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Salicylsäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Salicylsäure laut Tabelle → 159 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Bei welcher Temperatur schmilzt reines Salicylsäure laut Tabelle?So fängst du an:Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
Ergebnis:159 Grad Celsius - ●20Bei welcher Temperatur schmilzt reines wasserfreie Citronensäure laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
Ergebnis:153 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 Eisenpulver und Schwefelpulver, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Eisenpulver und Schwefelpulver.
- Er liegt in der Magnetisierbarkeit.
- Passend ist Magnetabscheidung.
Ergebnis:Magnetabscheidung, es nutzt Magnetisierbarkeit - ●23Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,10. Die Laufmittelfront hat 10 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,10 · 10 cm
- Die Substanz ist 1 cm gewandert.
Ergebnis:1 cm - ●24Zu 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 - ●25Eine Eichlösung mit 10 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 · 10 mg/L = 25 mg/L
Ergebnis:25 mg/L - ●26Eine Probe schmilzt scharf bei 146 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Glucose schmilzt bei 146 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Glucose.
Ergebnis:Glucose - ●27Mit 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
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 Sand aus einer Salzlösung, und welche Eigenschaft nutzt es?Lösung zeigen
Ergebnis:Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der TeilchengrößeIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Heptan (98 Grad Celsius) und Cyclohexan (81 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 9 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,90Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Bariumionen?Lösung zeigen
Ergebnis:gelbgrünIch 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 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. 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 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
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- 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
- 0,55
- 0,25
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Gelb
- Caesiumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Weißes Silberchlorid
- Weißes Magnesiumhydroxid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt
- 20 mg/L
- 7,0 mg/L
- 159 Grad Celsius
- 153 Grad Celsius
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Magnetabscheidung, es nutzt Magnetisierbarkeit
- 1 cm
- Gelbes Bleiiodid
- 25 mg/L
- Glucose
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,90
- gelbgrün
- Weißes Calciumoxalat
- 5 mg/L
- Vanillin