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 - ★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, Cyclohexan bei 81 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 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 Methanol (65 Grad Celsius) und Ethylacetat (77 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Aceton (56 Grad Celsius) und Hexan (69 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Hexan bei 69 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, 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
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,10 · 10 cm
- Die Substanz ist 1 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,10 · 10 cm
- Die Substanz ist 1 cm gewandert.
AchtungRf-Wert mit Strecken oder Papierlänge verwechselt
Der Rf-Wert hängt nur von der Papierlänge ab und ist in jedem Laufmittel gleich.
Der Rf-Wert gilt für ein Laufmittel und eine stationäre Phase. Er ist ein Verhältnis, unabhängig von der Papierlänge.
Vergleiche den Rf-Wert eines Stoffes in zwei Laufmitteln und beschreibe den Unterschied.
ÜbenJetzt du
- ○7Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,90. Die Laufmittelfront hat 10 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?So fängst du an:Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,90 · 10 cm
- Die Substanz ist 9 cm gewandert.
Ergebnis:9 cm - ●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.
- Kupferionen gehören zu blaugrün.
- Die Flamme ist blaugrün.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kupferionen gehören zu blaugrün.
- Die Flamme ist blaugrün.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kupferionen → blauviolett
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kupferionen → blaugrün
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
Ergebnis:Rubidiumionen - ●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
- Das Reagenz Bariumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Sulfationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Bariumsulfat aus.
- Das Reagenz Bariumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Sulfationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Bariumsulfat 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 Silberionen wird Natriumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
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 - ★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.
- 0,25 : 0,10 = 2,5.
- c = 2,5 · 8 mg/L = 20 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,10 = 2,5.
- c = 2,5 · 8 mg/L = 20 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 Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,50. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,50 : 0,20 = 2,5.
- c = 2,5 · 5 mg/L = 12,5 mg/L
Ergebnis:12,5 mg/L - ●17Nach dem Lambert-Beer-Gesetz ist die Absorbanz bei gleicher Küvette proportional zu …
Lösung zeigen
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
Ergebnis:der Konzentration des gelösten Stoffs - ★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.
AchtungWirkung von Verunreinigungen auf den Schmelzpunkt falsch gedeutet
Eine Verunreinigung hebt den Schmelzpunkt an oder ändert nur die Farbe. Beim Mischschmelzpunkt steigt die Temperatur bei Gleichheit.
Fremdstoffe senken den Schmelzpunkt und verbreitern den Bereich. Bei gleichen Stoffen bleibt der Mischschmelzpunkt gleich.
Berechne die Breite des Schmelzbereichs und vergleiche sie mit zwei Grad.
ÜbenJetzt du
- ○19Wie verändert eine Verunreinigung den Schmelzbereich eines Feststoffs?So fängst du an:Fremdstoffe stören das Kristallgitter.
Lösung zeigen
- Fremdstoffe stören das Kristallgitter.
- Der Stoff schmilzt früher und über einen größeren Bereich.
- Reine Stoffe schmelzen scharf.
Ergebnis:Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur - ●20Eine Probe schmilzt scharf bei 69 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Stearinsäure.
Ergebnis:Stearinsäure - ★21Eine 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
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Mit 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 - ●23Warum eignet sich Wasserdampfdestillation für empfindliche Duftstoffe wie Limonen?
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 - ●24Eine Substanz legt 4,0 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 5,0 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat sie?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4,0 cm : 5,0 cm.
- Rf = 0,80
Ergebnis:0,80 - ●25Zu 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 - ●26Eine 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 - ●27Eine 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
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 und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Filtrieren, es nutzt TeilchengrößeIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Hexan (69 Grad Celsius) und Methanol (65 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 2 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,20Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kupferionen?Lösung zeigen
Ergebnis:blaugrünIch 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 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,50. 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 153 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:wasserfreie Citronensäure
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
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 9 cm
- 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
- Rubidiumionen
- Kaliumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- Weißes Silberchlorid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 12,5 mg/L
- der Konzentration des gelösten Stoffs
- 7,0 mg/L
- Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur
- Stearinsäure
- wasserfreie Citronensäure
- Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- 0,80
- Weißes Calciumoxalat
- Orange bis Rot, weil die Lösung dieses Licht absorbiert
- Harnstoff
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,20
- blaugrün
- Weißes Calciumcarbonat
- 20 mg/L
- wasserfreie Citronensäure