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 Speiseöl und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Scheidetrichter.
- Suche den Unterschied bei Speiseöl und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Scheidetrichter.
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 Sand und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Sand und Wasser.
- Er liegt in der Teilchengröße.
- Passend ist Filtrieren.
Ergebnis:Filtrieren, es nutzt Teilchengröße - ★3Mit welchem Verfahren trennt man Schlamm und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Dekantieren.
Ergebnis:Dekantieren, es nutzt Dichte
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
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat über.
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat 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 Ethansäure (118 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Wasser siedet bei 100 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Wasser siedet bei 100 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Wasser über.
Ergebnis:Wasser, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Ethanol (78 Grad Celsius) und Heptan (98 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethanol über.
Ergebnis:Ethanol, 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 = 4,0 cm : 5,0 cm.
- Rf = 0,80
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4,0 cm : 5,0 cm.
- Rf = 0,80
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 18 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 = 18 cm : 20 cm.
- Rf = 0,90
Ergebnis:0,90 - ●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 rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett → Natriumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett → Rubidiumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Calciumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Calciumionen gehören zu ziegelrot.
- Die Flamme ist ziegelrot.
Ergebnis:ziegelrot - ●11Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot?
Lösung zeigen
- Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
- Kalium ist violett, Barium gelbgrün.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen - ★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
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bromidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelblichweißes Silberbromid aus.
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bromidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelblichweißes Silberbromid 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 Carbonationen wird Calciumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat aus.
Ergebnis:Weißes Calciumcarbonat - ●14Zu einer Lösung mit Calciumionen wird Ammoniumoxalat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Ammoniumoxalat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Calciumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumoxalat aus.
Ergebnis:Weißes Calciumoxalat - ★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
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
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 Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,15. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,15 : 0,10 = 1,5.
- c = 1,5 · 2 mg/L = 3 mg/L
Ergebnis:3 mg/L - ●17Eine blaue Kupfersulfat-Lösung wird fotometrisch gemessen. Bei welcher Lichtfarbe misst man am besten?
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 - ★18Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,30. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,10 = 3.
- c = 3 · 2 mg/L = 6 mg/L
Ergebnis:6 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
- ○19Eine Probe schmilzt scharf bei 159 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.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
Ergebnis:Salicylsäure - ●20Eine Probe schmilzt scharf bei 153 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist wasserfreie Citronensäure.
Ergebnis:wasserfreie Citronensäure - ★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 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 - ●23Ein Gemisch aus Heptan (98 Grad Celsius) und Aceton (56 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, 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 - ●25Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelb gehört zu Natriumionen.
- Gesucht sind Natriumionen.
Ergebnis:Natriumionen - ●26Zu einer Lösung mit Kupfer(II)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
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 - ●27Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,30. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,20 = 1,5.
- c = 1,5 · 5 mg/L = 7,5 mg/L
Ergebnis:7,5 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.
28Wozu dient Aktivkohle beim Entfärben einer Farbstofflösung?Lösung zeigen
Ergebnis:Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der KohleIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Hexan (69 Grad Celsius) und Ethansäure (118 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,40. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:2 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Calciumionen?Lösung zeigen
Ergebnis:ziegelrotIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Carbonationen wird Calciumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Weißes CalciumcarbonatIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,05. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:2 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Wie verändert eine Verunreinigung den Schmelzbereich eines Feststoffs?Lösung zeigen
Ergebnis:Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur
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
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Dekantieren, es nutzt Dichte
- Wasser, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Ethanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,90
- 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
- ziegelrot
- Calciumionen
- Bariumionen
- Weißes Calciumcarbonat
- Weißes Calciumoxalat
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 3 mg/L
- Orange bis Rot, weil die Lösung dieses Licht absorbiert
- 6 mg/L
- Salicylsäure
- wasserfreie Citronensäure
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- Natriumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 7,5 mg/L
- Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- ziegelrot
- Weißes Calciumcarbonat
- 2 mg/L
- Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur