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 Eisenpulver und Schwefelpulver, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei Eisenpulver und Schwefelpulver.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Eisenpulver und Schwefelpulver.
- Er liegt in der Magnetisierbarkeit.
- Passend ist Magnetabscheidung.
Ergebnis:Magnetabscheidung, es nutzt Magnetisierbarkeit - ●2Mit welchem Verfahren trennt man Chlorophyll in Blättern, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Chlorophyll in Blättern.
- Er liegt in der Löslichkeit.
- Passend ist Extrahieren mit Ethanol.
Ergebnis:Extrahieren mit Ethanol, es nutzt Löslichkeit - ★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, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 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
- ○4Ein Gemisch aus Heptan (98 Grad Celsius) und Ethansäure (118 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Heptan siedet bei 98 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Heptan siedet bei 98 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Heptan über.
Ergebnis:Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Warum 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 - ★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
- Der Rf-Wert vergleicht zwei Strecken.
- Oben steht die Strecke der Substanz.
- Unten steht die Strecke der Laufmittelfront.
- Der Rf-Wert vergleicht zwei Strecken.
- Oben steht die Strecke der Substanz.
- Unten steht die Strecke der Laufmittelfront.
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 hat den Rf-Wert 0,40. Die Laufmittelfront hat 5 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.
- 0,40 · 5 cm
- Die Substanz ist 2 cm gewandert.
Ergebnis:2 cm - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,80. Die Laufmittelfront hat 10 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,80 · 10 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.
- Lithiumionen gehören zu karminrot.
- Die Flamme ist karminrot.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Lithiumionen gehören zu karminrot.
- Die Flamme ist karminrot.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Lithiumionen → blauviolett
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Lithiumionen → karminrot
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Bariumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Bariumionen gehören zu gelbgrün.
- Die Flamme ist gelbgrün.
Ergebnis:gelbgrün - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
Ergebnis:Rubidiumionen - ★12Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Calciumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Calciumionen gehören zu ziegelrot.
- Die Flamme ist ziegelrot.
Ergebnis:ziegelrot
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 Carbonationen wird Calciumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
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 - ★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 : 0,50 = 0,5.
- c = 0,5 · 10 mg/L = 5 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,50 = 0,5.
- c = 0,5 · 10 mg/L = 5 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
- ○16Nach dem Lambert-Beer-Gesetz ist die Absorbanz bei gleicher Küvette proportional zu …So fängst du an:Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
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 - ●17Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,50. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,50 : 0,20 = 2,5.
- c = 2,5 · 4 mg/L = 10 mg/L
Ergebnis:10 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.
- Palmitinsäure schmilzt bei 63 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Palmitinsäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Palmitinsäure schmilzt bei 63 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Palmitinsäure.
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 - ●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 Ethanol und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Ethanol und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Destillieren.
Ergebnis:Destillieren, es nutzt Siedetemperatur - ●23Wie 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 - ●24Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe karminrot gehört zu Lithiumionen.
- Gesucht sind Lithiumionen.
Ergebnis:Lithiumionen - ●25Zu 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 - ●26Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,20 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 mg/L
Ergebnis:24 mg/L - ●27Wie verändert eine Verunreinigung den Schmelzbereich eines Feststoffs?
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
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 Kochsalz und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Eindampfen, es nutzt SiedetemperaturIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Cyclohexan (81 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 hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 4 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 gelbgrün?Lösung zeigen
Ergebnis:BariumionenIch 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.
33Was misst ein Fotometer bei der Analyse einer Lösung?Lösung zeigen
Ergebnis:Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächtIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Bei welcher Temperatur schmilzt reines Paracetamol laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:169 Grad Celsius
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
- Magnetabscheidung, es nutzt Magnetisierbarkeit
- Extrahieren mit Ethanol, es nutzt Löslichkeit
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 2 cm
- 8 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- gelbgrün
- Rubidiumionen
- ziegelrot
- Gelbes Silberiodid
- Weißes Calciumcarbonat
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- der Konzentration des gelösten Stoffs
- 10 mg/L
- 7,0 mg/L
- 159 Grad Celsius
- wasserfreie Citronensäure
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- Lithiumionen
- Weißes Magnesiumhydroxid
- 24 mg/L
- Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur
- Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- Bariumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt
- 169 Grad Celsius