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 Ethanol und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei Ethanol und Wasser.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Ethanol und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Destillieren.
Ergebnis:Destillieren, es nutzt Siedetemperatur - ●2Mit welchem Verfahren trennt man Sand aus einer Salzlösung, und welche Eigenschaft nutzt es?
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 - ★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
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol 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
- ○4Ein Gemisch aus Aceton (56 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Wasser (100 Grad Celsius) und Hexan (69 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan über.
Ergebnis:Hexan, 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 = 7 cm : 10 cm.
- Rf = 0,70
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 7 cm : 10 cm.
- Rf = 0,70
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 13 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 = 13 cm : 20 cm.
- Rf = 0,65
Ergebnis:0,65 - ●8Warum wandern unterschiedliche Farbstoffe aus einem Filzstift verschieden weit?
Lösung zeigen
- Ein Farbstoff, der gut am Papier haftet, wandert wenig.
- Ein Farbstoff, der sich gut im Laufmittel löst, wandert weit.
- So entstehen getrennte Flecken.
Ergebnis:Sie haften unterschiedlich stark am Papier und lösen sich unterschiedlich gut im Laufmittel - ★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 gelb gehört zu Natriumionen.
- Gesucht sind Natriumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelb gehört zu Natriumionen.
- Gesucht sind Natriumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb → Natriumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
Ergebnis:Kupferionen - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme violett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe violett gehört zu Kaliumionen.
- Gesucht sind Kaliumionen.
Ergebnis:Kaliumionen - ★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
- 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 Iodidionen 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 Iodidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Silberiodid aus.
Ergebnis:Gelbes Silberiodid - ●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 - ★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.
- 0,15 : 0,10 = 1,5.
- c = 1,5 · 2 mg/L = 3 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,15 : 0,10 = 1,5.
- c = 1,5 · 2 mg/L = 3 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
- ○16Eine blaue Kupfersulfat-Lösung wird fotometrisch gemessen. Bei welcher Lichtfarbe misst man am besten?So fängst du an:Die Lösung sieht blau aus, weil sie rotes Licht schluckt.
Lösung zeigen
- Die Lösung sieht blau aus, weil sie rotes Licht schluckt.
- Dort ist die Absorption am größten.
- Man misst deshalb bei der Komplementärfarbe.
Ergebnis:Orange bis Rot, weil die Lösung dieses Licht absorbiert - ●17Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,25 : 0,50 = 2,5.
- c = 2,5 · 5 mg/L = 12,5 mg/L
Ergebnis:12,5 mg/L - ★18Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,05. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,05 : 0,10 = 0,5.
- c = 0,5 · 5 mg/L = 2,5 mg/L
Ergebnis:2,5 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 Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff laut Tabelle → 133 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Eine Probe schmilzt scharf bei 69 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.
- Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Stearinsäure.
Ergebnis:Stearinsäure - ●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
- ●22Eine Substanz legt 2 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 20 cm.
- Rf = 0,10
Ergebnis:0,10 - ●23Warum leuchtet die Flamme beim Erhitzen eines Metallsalzes farbig?
Lösung zeigen
- Die Wärme regt Elektronen an.
- Beim Zurückfallen geben sie Licht einer bestimmten Farbe ab.
- Jedes Element hat seine eigenen Farben.
Ergebnis:Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus - ●24Zu 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 - ●25Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,05. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,05 : 0,10 = 0,5.
- c = 0,5 · 2 mg/L = 1 mg/L
Ergebnis:1 mg/L - ●26Eine Probe schmilzt scharf bei 82 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Vanillin schmilzt bei 82 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Vanillin.
Ergebnis:Vanillin - ●27Mit 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
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.
29Wie funktioniert das Umkristallisieren von Benzoesäure aus Wasser?Lösung zeigen
Ergebnis:In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert ausIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 7 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,70Ich 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 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 1,00. 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 133 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Harnstoff
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
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,65
- Sie haften unterschiedlich stark am Papier und lösen sich unterschiedlich gut im Laufmittel
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Kupferionen
- Kaliumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Gelbes Silberiodid
- Gelblichweißes Silberbromid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- Orange bis Rot, weil die Lösung dieses Licht absorbiert
- 12,5 mg/L
- 2,5 mg/L
- Stearinsäure
- 153 Grad Celsius
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- 0,10
- Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus
- Weißes Magnesiumhydroxid
- 1 mg/L
- Vanillin
- Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- 0,70
- Caesiumionen
- Weißes Calciumoxalat
- 5 mg/L
- Harnstoff