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
- Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
- Farbstoffmoleküle lagern sich dort an.
- Das heißt Adsorption.
- Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
- Farbstoffmoleküle lagern sich dort an.
- Das heißt Adsorption.
AchtungAdsorbieren als Aufsaugen oder Reagieren gedeutet
Aktivkohle saugt den Farbstoff wie ein Schwamm in sich auf oder bildet mit ihm einen neuen Stoff.
Beim Adsorbieren haften die Teilchen an der Oberfläche der Kohle. Es entsteht kein neuer Stoff.
Beschreibe, wo ein Farbstoffmolekül sitzt, nachdem es adsorbiert wurde: im Inneren des Materials oder auf der Oberfläche.
ÜbenJetzt du
- ○1Mit welchem Verfahren trennt man Chlorophyll in Blättern, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei Chlorophyll in Blättern.
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 - ●2Mit welchem Verfahren trennt man mehrere Filzstiftfarben, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei mehrere Filzstiftfarben.
- Er liegt in der unterschiedliches Haften am Papier.
- Passend ist Chromatografieren.
Ergebnis:Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier - ★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, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethanol über.
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 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
- ○4Ein Gemisch aus Cyclohexan (81 Grad Celsius) und Propan-2-ol (82 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
Ergebnis:Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Ethanol (78 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Wasser bei 100 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 cm : 10 cm.
- Rf = 0,40
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4 cm : 10 cm.
- Rf = 0,40
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 0,85. Die Laufmittelfront hat 20 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.
- 0,85 · 20 cm
- Die Substanz ist 17 cm gewandert.
Ergebnis:17 cm - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,75. Die Laufmittelfront hat 4 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,75 · 4 cm
- Die Substanz ist 3 cm gewandert.
Ergebnis:3 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
- Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
- Kalium ist violett, Barium gelbgrün.
- Gesucht sind Calciumionen.
- Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
- Kalium ist violett, Barium gelbgrün.
- Gesucht sind Calciumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot → Natriumionen
Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot → Calciumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kupferionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kupferionen gehören zu blaugrün.
- Die Flamme ist blaugrün.
Ergebnis:blaugrün - ●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 - ★12Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
Ergebnis:Caesiumionen
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 Iodidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Silberiodid aus.
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Iodidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Silberiodid 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 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 - ★15Zu 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
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.
- 0,30 : 0,20 = 1,5.
- c = 1,5 · 5 mg/L = 7,5 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,20 = 1,5.
- c = 1,5 · 5 mg/L = 7,5 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 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 1,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,20 : 0,40 = 3.
- c = 3 · 10 mg/L = 30 mg/L
Ergebnis:30 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 1,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,20 : 0,40 = 3.
- c = 3 · 2 mg/L = 6 mg/L
Ergebnis:6 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.
- wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist wasserfreie Citronensäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist wasserfreie Citronensäure.
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 133 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.
- Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Harnstoff.
Ergebnis:Harnstoff - ●20Eine Probe schmilzt zwischen 118 und 122 Grad Celsius, reine Benzoesäure bei 122 Grad Celsius. Welche Schlussfolgerung ist begründet?
Lösung zeigen
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
- Hier sind es 4 Grad.
- Die Probe ist wahrscheinlich verunreinigt.
Ergebnis:Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen - ★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 Cyclohexan (81 Grad Celsius) und Methanol (65 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●23Eine Substanz legt 9 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 9 cm : 20 cm.
- Rf = 0,45
Ergebnis:0,45 - ●24Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Bariumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Bariumionen gehören zu gelbgrün.
- Die Flamme ist gelbgrün.
Ergebnis:gelbgrün - ●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 Eichlösung mit 4 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 · 4 mg/L = 6 mg/L
Ergebnis:6 mg/L - ●27Eine 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
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 ein Rohkristall und seine Verunreinigung, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener TemperaturIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Ethansäure (118 Grad Celsius) und Aceton (56 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Aceton, 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 Farbe zeigt die Brennerflamme bei Calciumionen?Lösung zeigen
Ergebnis:ziegelrotIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Bleiionen wird Kaliumiodid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Gelbes BleiiodidIch 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 Glucose laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:146 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
- Extrahieren mit Ethanol, es nutzt Löslichkeit
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Ethanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 17 cm
- 3 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- blaugrün
- Kaliumionen
- Caesiumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- Weißes Calciumcarbonat
- Weißes Silberchlorid
- 30 mg/L
- 6 mg/L
- 7,0 mg/L
- Harnstoff
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,45
- gelbgrün
- Weißes Calciumoxalat
- 6 mg/L
- Vanillin
- Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- ziegelrot
- Gelbes Bleiiodid
- Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt
- 146 Grad Celsius