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 Eisenpulver und Schwefelpulver.
- Er liegt in der Magnetisierbarkeit.
- Passend ist Magnetabscheidung.
- Suche den Unterschied bei Eisenpulver und Schwefelpulver.
- Er liegt in der Magnetisierbarkeit.
- Passend ist Magnetabscheidung.
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
- ○1Ein Gemisch aus Eisenpulver, Sand und Kochsalz soll getrennt werden. Welche Reihenfolge ist sinnvoll?So fängst du an:Der Magnet holt das Eisen trocken heraus.
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 - ●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
- Das Öl soll sich im Lösemittel lösen.
- Der Rest des Samens bleibt zurück.
- Das Lösemittel wird danach abdestilliert.
- Das Öl soll sich im Lösemittel lösen.
- Der Rest des Samens bleibt zurück.
- Das Lösemittel wird danach abdestilliert.
AchtungExtraktion und Umkristallisation falsch beschrieben
Beim Extrahieren verbindet sich das Lösemittel chemisch mit dem Stoff oder löst den Samen auf. Beim Umkristallisieren hilft kaltes Wasser.
Extraktion nutzt die Löslichkeit: Das Lösemittel löst nur den gesuchten Stoff. Umkristallisation nutzt, dass sich der Stoff in heißem Lösemittel besser löst als in kaltem.
Nenne, was gelöst werden soll und was zurückbleiben soll. Wähle danach das Lösemittel.
ÜbenJetzt du
- ○4Ein Gemisch aus Methanol (65 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 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 Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Methanol (65 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
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 - ★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 = 1 cm : 4 cm.
- Rf = 0,25
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 4 cm.
- Rf = 0,25
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
- ○7Wie berechnet man den Rf-Wert einer Substanz?So fängst du an:Der Rf-Wert vergleicht zwei Strecken.
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 - ●8Eine Substanz legt 5 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 5 cm : 10 cm.
- Rf = 0,50
Ergebnis:0,50 - ★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
- Natrium zeigt die auffälligste Flammenfarbe.
- Sie liegt im gelben Bereich.
- Das Gelb überdeckt andere Farben.
- Natrium zeigt die auffälligste Flammenfarbe.
- Sie liegt im gelben Bereich.
- Das Gelb überdeckt andere Farben.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumsalzen → Violett
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumsalzen → Gelb
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kaliumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kaliumionen gehören zu violett.
- Die Flamme ist violett.
Ergebnis:violett - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelb gehört zu Natriumionen.
- Gesucht sind Natriumionen.
Ergebnis:Natriumionen - ★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 Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Kupfer(II)-ionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt hellblaues Kupfer(II)-hydroxid aus.
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Kupfer(II)-ionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt hellblaues Kupfer(II)-hydroxid 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 Calciumionen wird Ammoniumoxalat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Ammoniumoxalat-Lösung liefert den Fällungspartner.
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 - ●14Zu einer Lösung mit Bromidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bromidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelblichweißes Silberbromid aus.
Ergebnis:Gelblichweißes Silberbromid - ★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 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,80. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,80 : 0,40 = 2.
- c = 2 · 10 mg/L = 20 mg/L
Ergebnis:20 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 4 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 · 4 mg/L = 12 mg/L
Ergebnis:12 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
- Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
- Bei langsamem Heizen gleichen sich die Temperaturen an.
- Dann liest man Beginn und Ende genau ab.
- Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
- Bei langsamem Heizen gleichen sich die Temperaturen an.
- Dann liest man Beginn und Ende genau ab.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin laut Tabelle → 82 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Eine Probe schmilzt zwischen 118 und 122 Grad Celsius, reine Benzoesäure bei 122 Grad Celsius. Welche Schlussfolgerung ist begründet?So fängst du an:Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
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 - ●20Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Vanillin schmilzt bei 82 Grad Celsius.
Ergebnis:82 Grad Celsius - ★21Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Benzoesäure schmilzt bei 122 Grad Celsius.
Ergebnis:122 Grad Celsius
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Mit welchem Verfahren trennt man Sand aus einer Salzlösung, und welche Eigenschaft nutzt es?
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 - ●23Warum 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 - ●24Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
Ergebnis:Kupferionen - ●25Was misst ein Fotometer bei der Analyse einer Lösung?
Lösung zeigen
- Licht geht durch die Küvette.
- Ein Teil wird absorbiert.
- Das Fotometer misst, wie viel verloren geht.
Ergebnis:Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt - ●26Mit 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 - ●27Ein Gemisch aus Propan-2-ol (82 Grad Celsius) und Cyclohexan (81 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
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
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 Ethanol (78 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 0,20. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:1 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett?Lösung zeigen
Ergebnis:RubidiumionenIch 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 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:12,5 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Bei welcher Temperatur schmilzt reines wasserfreie Citronensäure laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:153 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
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- 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
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- Laufstrecke der Substanz geteilt durch Laufstrecke des Laufmittels
- 0,50
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- violett
- Natriumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Weißes Calciumoxalat
- Gelblichweißes Silberbromid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 20 mg/L
- 12 mg/L
- 7,0 mg/L
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- 82 Grad Celsius
- 122 Grad Celsius
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Sie haften unterschiedlich stark am Papier und lösen sich unterschiedlich gut im Laufmittel
- Kupferionen
- Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt
- Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche
- Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 1 cm
- Rubidiumionen
- Weißes Calciumcarbonat
- 12,5 mg/L
- 153 Grad Celsius