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Chemie · Klasse 11 · Kapitel

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Vom Atom zur chemischen Verbindung

  • 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 ordne Stoffe nach ihren Eigenschaften den Stoffgruppen Metall, Ionensubstanz und Molekülsubstanz zu.

MerkenStoffgruppen

Metalle leiten schon fest durch bewegliche Elektronen.

Ionensubstanzen sind spröde und leiten erst gelöst oder geschmolzen. Molekülsubstanzen leiten nie.

BeispielStoffgruppen und ihre Eigenschaften

Natriumsulfat ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
Schritt für Schritt
  1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
  2. Das Verhalten passt zu einer Ionensubstanz.
  3. Also: Ionensubstanz mit Ionengitter.
  1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
  2. Das Verhalten passt zu einer Ionensubstanz.
  3. Also: Ionensubstanz mit Ionengitter.
Ergebnis:
Ionensubstanz mit Ionengitter

AchtungWer leitet, ist ein Metall

So nicht
Natriumchlorid-Lösung leitet den Strom, also ist Natriumchlorid ein Metall.
So richtig
Metalle leiten fest durch bewegliche Elektronen. Salzlösungen leiten durch bewegliche Ionen.

Prüfe, in welchem Zustand der Stoff leitet: fest, gelöst oder geschmolzen. Ordne dann die Stoffgruppe zu.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Welche Beobachtung unterscheidet eine Ionensubstanz im Labor am sichersten von einer Molekülsubstanz?
    So fängst du an:
    Ionen sind in der Lösung beweglich.
    Lösung zeigen
    1. Ionen sind in der Lösung beweglich.
    2. Molekülsubstanzen bilden keine Ionen.
    3. Also unterscheidet die Leitfähigkeit der Lösung.
    Ergebnis:
    Die wässrige Lösung leitet den Strom
  2. ●2
    Zink glänzt, lässt sich verformen und leitet schon als Feststoff den Strom. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    2. Das Verhalten passt zu einem Metall.
    3. Also: Metall mit Metallbindung.
    Ergebnis:
    Metall mit Metallbindung
  3. ★3
    Kupfer lässt sich verformen, Natriumchlorid zerspringt beim Schlag. Welche Erklärung trägt?
    Lösung zeigen
    1. Im Metall hält das Elektronengas alle Atomrümpfe zusammen, auch nach dem Verschieben.
    2. Im Ionengitter kommen gleichnamige Ionen nebeneinander zu liegen.
    3. Sie stoßen sich ab, der Kristall spaltet.
    Ergebnis:
    Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander

2Ich beschreibe den Atombau mit dem Bohrschen Modell und bilde Ionen.

MerkenAtombau und Ionen

Das Bohrsche Modell ordnet die Elektronen Schalen zu, die 2, 8, 18 Elektronen fassen.

Die Außenelektronen bestimmen das Reaktionsverhalten. Ionen entstehen durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen.

BeispielAtombau, Elektronenschreibweise und Ionen

Wie verteilen sich die 14 Elektronen von Silicium (Ordnungszahl 14) auf die Schalen?
Schritt für Schritt
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
  2. Rest nach innen aufgefüllt: 14 Elektronen verteilt.
  3. Verteilung 2, 8, 4.
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
  2. Rest nach innen aufgefüllt: 14 Elektronen verteilt.
  3. Verteilung 2, 8, 4.
Ergebnis:
2, 8, 4

AchtungLadung in die falsche Richtung

So nicht
Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺ → Es nimmt ein Elektron auf
So richtig
Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺ → Es gibt ein Elektron ab

Zähl die Außenelektronen. Ist der Weg zur Acht durch Abgeben oder durch Aufnehmen kürzer?

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Ein Teilchen hat 17 Protonen, 18 Neutronen und 18 Elektronen. Um welches Teilchen handelt es sich?
    So fängst du an:
    Die Protonenzahl 17 legt das Element Chlor fest.
    Lösung zeigen
    1. Die Protonenzahl 17 legt das Element Chlor fest.
    2. 18 Elektronen sind ein Elektron mehr als Protonen.
    3. Also ein einfach negativ geladenes Ion, Cl⁻.
    Ergebnis:
    Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  2. ●5
    Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺?
    Lösung zeigen
    1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
    3. Also gibt das Atom ein Elektron ab.
    Ergebnis:
    Es gibt ein Elektron ab
  3. ★6
    Wie entsteht aus einem Aluminiumatom (Ordnungszahl 13) ein Aluminiumion, und welche Ladung hat es?
    Lösung zeigen
    1. Aluminium hat drei Außenelektronen.
    2. Durch Abgabe bleibt die volle zweite Schale übrig.
    3. Drei Elektronen weniger: Al³⁺.
    Ergebnis:
    Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺

3Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

MerkenElektronegativität und Bindung

Die Elektronegativität misst den Zug auf Bindungselektronen.

Unter ΔEN 0,4 ist die Bindung unpolar.

BeispielElektronegativität und Bindungsarten

Wie verteilt sich das bindende Elektronenpaar in H–Cl?
Schritt für Schritt
  1. Chlor hat die größere Elektronegativität.
  2. Es zieht das gemeinsame Paar stärker an.
  3. Chlor: δ⁻, Wasserstoff: δ⁺.
  1. Chlor hat die größere Elektronegativität.
  2. Es zieht das gemeinsame Paar stärker an.
  3. Chlor: δ⁻, Wasserstoff: δ⁺.
Ergebnis:
Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat

AchtungDifferenz der Elektronegativität falsch gebildet

So nicht
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Mg–O (EN: Mg 1,2; O 3,5) → 4,7
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Mg–O (EN: Mg 1,2; O 3,5) → 2,3

Ziehe den kleineren Wert vom größeren ab. Ordne das Ergebnis den Grenzen 0,4 und 1,7 zu.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Welche Bindungsart ist zwischen Magnesium (EN 1,2) und Sauerstoff (EN 3,5) zu erwarten?
    So fängst du an:
    ΔEN = 2,3.
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 2,3.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter
  2. ●8
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Mg–O (EN: Mg 1,2; O 3,5)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(O) − EN(Mg).
    2. ΔEN = 3,5 − 1,2.
    3. ΔEN = 2,3
    Ergebnis:
    2,3
  3. ★9
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung H–Cl (EN: H 2,2; Cl 3,0)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(Cl) − EN(H).
    2. ΔEN = 3,0 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,8
    Ergebnis:
    0,8

4Ich zeige, dass Wasser eine Verbindung ist, durch Bildung und Zerlegung.

MerkenWasser

Wasser ist eine Verbindung: 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.

Die Elektrolyse liefert beide Gase im Volumenverhältnis 2 : 1.

BeispielWasser: Bildung und Zerlegung einer Verbindung

Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen zwei Gase. In welchem Volumenverhältnis stehen sie?
Schritt für Schritt
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Gleiche Gasvolumen bedeuten gleiche Stoffmengen.
  3. Zwei Wasserstoffmoleküle je Sauerstoffmolekül.
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Gleiche Gasvolumen bedeuten gleiche Stoffmengen.
  3. Zwei Wasserstoffmoleküle je Sauerstoffmolekül.
Ergebnis:
Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff

AchtungGasvolumen nicht aus der Formel H₂O abgeleitet

So nicht
Bei der Elektrolyse entsteht gleich viel Wasserstoff wie Sauerstoff.
So richtig
2 H₂O → 2 H₂ + O₂: Es entsteht doppelt so viel Wasserstoff wie Sauerstoff.

Schreibe die Gleichung mit Koeffizienten auf. Übertrage das Stoffmengenverhältnis auf das Gasvolumen.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 50 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    So fängst du an:
    2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    Lösung zeigen
    1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
    3. 50 mL : 2 = 25 mL
    Ergebnis:
    25 mL
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 20 mL Sauerstoff. Bestimme: Wie viel Wasserstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
    3. 20 mL · 2 = 40 mL
    Ergebnis:
    40 mL
  3. ★12
    Bei der Elektrolyse von 36 g Wasser entstehen 4,0 g Wasserstoff. Bestimme: Welche Masse Sauerstoff entsteht?
    Lösung zeigen
    1. Die Gesamtmasse bleibt erhalten.
    2. m(O₂) = 36 g − 4,0 g.
    3. m(O₂) = 32 g
    Ergebnis:
    32 g

5Ich leite mit dem Elektronenpaarabstoßungsmodell die Gestalt und Polarität von Molekülen ab.

MerkenMolekülgestalt

Elektronenpaare stoßen einander ab und liegen möglichst weit auseinander.

Die Gestalt folgt aus allen Paaren, auch den freien.

BeispielElektronenpaarabstoßungsmodell, Gestalt und Polarität

Welche Gestalt hat das Molekül H₂O (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 2 freie Elektronenpaare)?
Schritt für Schritt
  1. Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
  2. Davon sind 2 frei.
  3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
  1. Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
  2. Davon sind 2 frei.
  3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
Ergebnis:
gewinkelt gebautes Molekül

AchtungFreie Elektronenpaare bei der Molekülgestalt nicht mitgezählt

So nicht
Wasser hat zwei Bindungen, also ist es linear.
So richtig
Am Sauerstoffatom stoßen zwei bindende und zwei freie Paare einander ab. Das Molekül ist gewinkelt.

Bestimme am Zentralatom die Zahl aller Elektronenpaare, bindende und freie. Ordne sie so an, dass sie möglichst weit auseinander liegen.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Welche Gestalt hat das Molekül H₂S (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 2 freie Elektronenpaare)?
    So fängst du an:
    Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
    Lösung zeigen
    1. Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
    2. Davon sind 2 frei.
    3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
    Ergebnis:
    gewinkelt gebautes Molekül
  2. ●14
    Welche Gestalt hat ein Wassermolekül nach dem Elektronenpaarabstoßungsmodell (am Sauerstoff: zwei bindende und zwei freie Elektronenpaare)?
    Lösung zeigen
    1. Vier Elektronenpaare ordnen sich tetraedrisch an.
    2. Zwei davon sind frei und nicht sichtbar.
    3. Die drei Atome bilden einen Winkel.
    Ergebnis:
    gewinkelt
  3. ★15
    Welche Gestalt hat das Molekül SCl₂ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 2 freie Elektronenpaare)?
    Lösung zeigen
    1. Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
    2. Davon sind 2 frei.
    3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
    Ergebnis:
    gewinkelt gebautes Molekül

6Ich erkläre mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen Siedetemperaturen und die Anomalie des Wassers.

MerkenZwischenmolekulare Kräfte

Zwischen Molekülen wirken Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Kräfte und Wasserstoffbrücken.

Je stärker, desto höher die Siedetemperatur.

BeispielZwischenmolekulare Wechselwirkungen

Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Methanol ist die stärkste?
Schritt für Schritt
  1. Ist das Molekül polar?
  2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
  3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
  1. Ist das Molekül polar?
  2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
  3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
Ergebnis:
Wasserstoffbrückenbindung

AchtungWechselwirkung ohne Blick auf die Polarität gewählt

So nicht
Chlorwasserstoff bildet Wasserstoffbrücken, weil es Wasserstoff enthält.
So richtig
HCl ist polar und hat Dipol-Dipol-Wechselwirkung. Wasserstoffbrücken brauchen N, O oder F.

Gehe die Fragen der Reihe nach durch: unpolar, polar oder H-Atom an N, O, F? Ordne danach die Kraft zu.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Methan ist die stärkste?
    So fängst du an:
    Ist das Molekül polar?
    Lösung zeigen
    1. Ist das Molekül polar?
    2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
    3. Also: Van-der-Waals-Kräfte.
    Ergebnis:
    Van-der-Waals-Kräfte
  2. ●17
    Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
    Lösung zeigen
    1. Siedetemperaturen hängen von den Kräften zwischen den Molekülen ab.
    2. Wasser bildet Wasserstoffbrücken, H₂S nicht.
    3. Darum siedet Wasser höher.
    Ergebnis:
    Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  3. ★18
    Eis schwimmt auf Wasser. Welche Erklärung trägt?
    Lösung zeigen
    1. Im Eis hat jedes Molekül vier Wasserstoffbrücken.
    2. Das Gitter hat Hohlräume.
    3. Die Dichte ist kleiner als im flüssigen Wasser.
    Ergebnis:
    Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht

7Ich beschreibe Alkane, Alkene und Alkine mit ihren Bindungen.

MerkenKohlenwasserstoffe

Kohlenstoff ist vierbindig. Alkane: Einfach-, Alkene: Doppel-, Alkine: Dreifachbindung.

BeispielAlkane, Alkene und Alkine

Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alken mit 3 Kohlenstoffatomen?
Schritt für Schritt
  1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
  2. Für n = 3 gilt der Wert 6.
  3. 6 Wasserstoffatome.
  1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
  2. Für n = 3 gilt der Wert 6.
  3. 6 Wasserstoffatome.
Ergebnis:
6 Wasserstoffatome

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Hexan hat 12 Wasserstoffatome, weil CₙH₂ₙ gilt.
So richtig
Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂, Hexan also C₆H₁₄.

Zeichne die Strukturformel. Zähle die Bindungen am Kohlenstoff: Es sind immer vier.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 3 Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
    2. Für n = 3 gilt der Wert 8.
    3. 8 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    8 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 2 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
    2. Für n = 2 gilt der Wert 6.
    3. 6 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    6 Wasserstoffatome
  3. ★21
    Wie unterscheiden sich n-Butan und Methylpropan?
    Lösung zeigen
    1. Beide haben die Formel C₄H₁₀.
    2. Bei Butan ist die Kette gerade, bei Methylpropan verzweigt.
    3. Das sind Isomere mit verschiedenen Eigenschaften.
    Ergebnis:
    Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften

8Ich erkläre Bau, Eigenschaften und Verwendung der Modifikationen des Kohlenstoffs.

MerkenKohlenstoffmodifikationen

Diamant ist ein hartes Atomgitter, isolierend.

Graphit hat weiche, leitende Schichten aus Sechsringen. Fullerene sind Hohlkugeln, Nanotubes Röhren.

BeispielModifikationen des Kohlenstoffs

Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff ist in Längsrichtung zugfester als Stahl?
Schritt für Schritt
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
Ergebnis:
Nanotube

AchtungUnterschiedliche Modifikationen sollen unterschiedliche Atome haben

So nicht
Diamant und Graphit bestehen aus verschiedenen Atomen.
So richtig
Beide bestehen nur aus Kohlenstoffatomen. Die Anordnung und die Bindungen unterscheiden sich.

Beschreibe, was beim Verbrennen beider Stoffe entsteht. Beschreibe dann die Anordnung der Atome in beiden.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus Molekülen mit 60 Atomen in Fünf- und Sechsringen?
    So fängst du an:
    Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Fulleren C₆₀.
    Ergebnis:
    Fulleren C₆₀
  2. ●23
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus aufgerollten Graphenschichten in Röhrenform?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
    Ergebnis:
    Nanotube
  3. ★24
    Wie ist ein C₆₀-Fulleren aufgebaut?
    Lösung zeigen
    1. C₆₀ ist ein Molekül mit 60 Atomen.
    2. Die Atome bilden Fünf- und Sechsringe.
    3. Zusammen ergibt das eine Hohlkugel.
    Ergebnis:
    Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen

9Ich bewerte Nanomaterialien aus Kohlenstoff nach Nutzen und Risiko (Leistungskurs).

MerkenNanomaterialien

Nanomaterialien haben Strukturen von 1 bis 100 Nanometern.

Ihre Oberfläche ist im Verhältnis zur Masse riesig, darum zeigen sie neue Eigenschaften. Nutzen und Risiko werden gegeneinander abgewogen.

BeispielNanomaterialien (Leistungskurs)

Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 10 µm = 10².
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10².
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 10 µm = 10².
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10².
Ergebnis:
Um den Faktor 10²

AchtungZerteilen ändert die Oberfläche nicht oder verkleinert sie

So nicht
Zerteilt man einen Würfel, bleibt die Oberfläche gleich, denn die Masse bleibt gleich.
So richtig
Die Gesamtoberfläche wächst um den Faktor Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.

Berechne die Oberfläche eines Würfels und die Summe der Oberflächen aller kleinen Würfel. Vergleiche beide Werte.

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 10 nm = 10⁶.
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 10 nm = 10⁶.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10⁶.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10⁶
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 10 µm = 10³.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10³.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10³
  3. ★27
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 µm Kantenlänge zerteilt. Wie ändert sich die Gesamtoberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Die Gesamtoberfläche wächst um den Faktor L : l.
    2. L : l = 1 mm : 1 µm = 1000.
    3. Die Oberfläche wird tausendmal größer.
    Ergebnis:
    Sie wächst auf das Tausendfache

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●28
    Calciumfluorid ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    2. Das Verhalten passt zu einer Ionensubstanz.
    3. Also: Ionensubstanz mit Ionengitter.
    Ergebnis:
    Ionensubstanz mit Ionengitter
  2. ●29
    Welche Bindungsart ist zwischen Wasserstoff (EN 2,2) und Sauerstoff (EN 3,5) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 1,3.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
    Ergebnis:
    polare Elektronenpaarbindung
  3. ●30
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 30 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
    3. 30 mL : 2 = 15 mL
    Ergebnis:
    15 mL
  4. ●31
    Bestimme: Welchen Bindungswinkel hat ein Methanmolekül ungefähr?
    Lösung zeigen
    1. Vier bindende Paare ordnen sich tetraedrisch an.
    2. Das ist die weiteste Entfernung voneinander.
    3. Der Winkel beträgt etwa 109 Grad.
    Ergebnis:
    109 Grad
  5. ●32
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Fluorwasserstoff ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    1. Ist das Molekül polar?
    2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
    3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung
  6. ●33
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 5 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 5 gilt der Wert 8.
    3. 8 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    8 Wasserstoffatome

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Stoffgruppen
Metalle leiten schon fest durch bewegliche Elektronen.
Atombau und Ionen
Das Bohrsche Modell ordnet die Elektronen Schalen zu, die 2, 8, 18 Elektronen fassen.
Elektronegativität und Bindung
Die Elektronegativität misst den Zug auf Bindungselektronen.
Wasser
Wasser ist eine Verbindung: 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
Molekülgestalt
Elektronenpaare stoßen einander ab und liegen möglichst weit auseinander.
Zwischenmolekulare Kräfte
Zwischen Molekülen wirken Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Kräfte und Wasserstoffbrücken.
Kohlenwasserstoffe
Kohlenstoff ist vierbindig. Alkane: Einfach-, Alkene: Doppel-, Alkine: Dreifachbindung.
Kohlenstoffmodifikationen
Diamant ist ein hartes Atomgitter, isolierend.
Nanomaterialien
Nanomaterialien haben Strukturen von 1 bis 100 Nanometern.

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

  1. Ich ordne Stoffe nach ihren Eigenschaften den Stoffgruppen Metall, Ionensubstanz und Molekülsubstanz zu.

    34
    Kupfer glänzt, lässt sich verformen und leitet schon als Feststoff den Strom. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Metall mit Metallbindung

  2. Ich beschreibe den Atombau mit dem Bohrschen Modell und bilde Ionen.

    35
    Ein Teilchen hat 17 Protonen, 18 Neutronen und 18 Elektronen. Um welches Teilchen handelt es sich?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ein Chlorid-Ion Cl⁻

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    3,0

  4. Ich zeige, dass Wasser eine Verbindung ist, durch Bildung und Zerlegung.

    37
    Welches Gas ist es, das in einem Reagenzglas an einer Flamme mit einem leisen Knall verbrennt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wasserstoff

  5. Ich leite mit dem Elektronenpaarabstoßungsmodell die Gestalt und Polarität von Molekülen ab.

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül H₂O (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 2 freie Elektronenpaare)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    gewinkelt gebautes Molekül

  6. Ich erkläre mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen Siedetemperaturen und die Anomalie des Wassers.

    39
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Wasser ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung

  7. Ich beschreibe Alkane, Alkene und Alkine mit ihren Bindungen.

    40
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 10 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    18 Wasserstoffatome

  8. Ich erkläre Bau, Eigenschaften und Verwendung der Modifikationen des Kohlenstoffs.

    41
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff ist in Längsrichtung zugfester als Stahl?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nanotube

  9. Ich bewerte Nanomaterialien aus Kohlenstoff nach Nutzen und Risiko (Leistungskurs).

    42
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10³

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Oberfläche
alle Außenseiten zusammen
Volumen
wie viel hineinpasst

Lösungen

  1. Die wässrige Lösung leitet den Strom
  2. Metall mit Metallbindung
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  5. Es gibt ein Elektron ab
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. Ionenbindung mit Gitter
  8. 2,3
  9. 0,8
  10. 25 mL
  11. 40 mL
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt
  15. gewinkelt gebautes Molekül
  16. Van-der-Waals-Kräfte
  17. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 8 Wasserstoffatome
  20. 6 Wasserstoffatome
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Fulleren C₆₀
  23. Nanotube
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10⁶
  26. Um den Faktor 10³
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Ionensubstanz mit Ionengitter
  29. polare Elektronenpaarbindung
  30. 15 mL
  31. 109 Grad
  32. Wasserstoffbrückenbindung
  33. 8 Wasserstoffatome
  34. Metall mit Metallbindung
  35. Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  36. 3,0
  37. Wasserstoff
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. 18 Wasserstoffatome
  41. Nanotube
  42. Um den Faktor 10³