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 ein Rohkristall und seine Verunreinigung, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei ein Rohkristall und seine Verunreinigung.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei ein Rohkristall und seine Verunreinigung.
- Er liegt in der Löslichkeit bei verschiedener Temperatur.
- Passend ist Umkristallisieren.
Ergebnis:Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur - ●2Mit 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 - ★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
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethanol über.
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethanol 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 Methanol (65 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ★6Ein Gemisch aus Propan-2-ol (82 Grad Celsius) und Aceton (56 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
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.
- 0,75 · 4 cm
- Die Substanz ist 3 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,75 · 4 cm
- Die Substanz ist 3 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 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 - ●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.
- Die Farbe blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett → Caesiumionen
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 - ●11Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot?
Lösung zeigen
- Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
- Kalium ist violett, Barium gelbgrün.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen - ★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 Natriumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Silberionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Silberchlorid aus.
- Das Reagenz Natriumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Silberionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Silberchlorid 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 Chloridionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Chloridionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Silberchlorid aus.
Ergebnis:Weißes Silberchlorid - ★15Zu 50 mL Probe mit c(Cl⁻) = 0,10 mol/L wird Silbernitrat im Überschuss gegeben. Bestimme: Wie viel Silberchlorid fällt aus? M(AgCl) = 143,5 g/mol.
Lösung zeigen
- n(Cl⁻) = 0,10 mol/L · 0,050 L = 0,0050 mol.
- Je Chlorid fällt ein AgCl: n(AgCl) = 0,0050 mol.
- m = 0,0050 mol · 143,5 g/mol = 0,72 g
Ergebnis:0,72 g
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.
- 0,20 : 0,40 = 0,5.
- c = 0,5 · 10 mg/L = 5 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,40 = 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
- ○16Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 5 mg/L = 7,5 mg/L
Ergebnis:7,5 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,10 = 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
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure laut Tabelle → 69 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Warum erwärmt man die Probe in der Thiele-Apparatur kurz vor dem Schmelzen nur langsam?So fängst du an:Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
Lösung zeigen
- Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
- Bei langsamem Heizen gleichen sich die Temperaturen an.
- Dann liest man Beginn und Ende genau ab.
Ergebnis:Damit Probe und Thermometer gleich warm sind und der Bereich genau abzulesen ist - ●20Wie 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 - ★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
- ●22Ein 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 - ●23Ein Gemisch aus Ethansäure (118 Grad Celsius) und Aceton (56 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Wie berechnet man den Rf-Wert einer Substanz?
Lösung zeigen
- Der Rf-Wert vergleicht zwei Strecken.
- Oben steht die Strecke der Substanz.
- Unten steht die Strecke der Laufmittelfront.
Ergebnis:Laufstrecke der Substanz geteilt durch Laufstrecke des Laufmittels - ●25Welche Ionen färben die Brennerflamme ziegelrot?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen - ●26Zu 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 - ●27Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 2 mg/L = 3 mg/L
Ergebnis:3 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.
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 Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Propan-2-ol (82 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 10 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:5 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 Kupfer(II)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Hellblaues Kupfer(II)-hydroxidIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:10 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:69 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
- Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,90
- 8 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Gelb
- Calciumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- Weißes Silberchlorid
- 0,72 g
- 7,5 mg/L
- 20 mg/L
- 7,0 mg/L
- Damit Probe und Thermometer gleich warm sind und der Bereich genau abzulesen ist
- Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Laufstrecke der Substanz geteilt durch Laufstrecke des Laufmittels
- Calciumionen
- Weißes Calciumcarbonat
- 3 mg/L
- Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 5 cm
- ziegelrot
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 10 mg/L
- 69 Grad Celsius