Zum Inhalt springen
Anmelden

Chemie · Klasse 11 · Kapitel

Andere ZahlenÜbenBasiswissenAlle Kapitel

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

Magnesium glänzt, lässt sich verformen und leitet schon als Feststoff den Strom. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
Schritt für Schritt
  1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
  2. Das Verhalten passt zu einem Metall.
  3. Also: Metall mit Metallbindung.
  1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
  2. Das Verhalten passt zu einem Metall.
  3. Also: Metall mit Metallbindung.
Ergebnis:
Metall mit Metallbindung

AchtungFester Salzkristall leitet den Strom

So nicht
Salz besteht aus Ionen, also leitet auch der Kristall.
So richtig
Im Kristall sitzen die Ionen fest. Erst gelöst oder geschmolzen sind sie beweglich und leiten.

Frag dich: Können sich die Ionen hier bewegen?

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Calciumfluorid ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    So fängst du an:
    Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    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. ●2
    Kaliumbromid 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
  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 entsteht aus einem Magnesiumatom das Ion Mg²⁺?
Schritt für Schritt
  1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
  2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
  3. Also gibt das Atom zwei Elektronen ab.
  1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
  2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
  3. Also gibt das Atom zwei Elektronen ab.
Ergebnis:
Es gibt zwei Elektronen ab

AchtungLadung in die falsche Richtung

So nicht
Wie entsteht aus einem Magnesiumatom das Ion Mg²⁺ → Es nimmt zwei Elektronen auf
So richtig
Wie entsteht aus einem Magnesiumatom das Ion Mg²⁺ → Es gibt zwei Elektronen ab

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Wie verteilen sich die 16 Elektronen von Schwefel (Ordnungszahl 16) auf die Schalen?
    So fängst du an:
    Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    2. Rest nach innen aufgefüllt: 16 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 6.
    Ergebnis:
    2, 8, 6
  2. ●5
    Ein Teilchen hat 17 Protonen, 18 Neutronen und 18 Elektronen. Um welches Teilchen handelt es sich?
    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⁻
  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–Cl (EN: Mg 1,2; Cl 3,0) → 4,2
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Mg–Cl (EN: Mg 1,2; Cl 3,0) → 1,8

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

ÜbenJetzt du

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

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

Welches Gas ist es, das in einem Reagenzglas an einer Flamme mit einem leisen Knall verbrennt?
Schritt für Schritt
  1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
  2. Dieser Nachweis gehört zu Wasserstoff.
  3. Also: Wasserstoff.
  1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
  2. Dieser Nachweis gehört zu Wasserstoff.
  3. Also: Wasserstoff.
Ergebnis:
Wasserstoff

AchtungNachweise für Wasserstoff und Sauerstoff vertauscht

So nicht
Ein glimmender Span, der aufflammt, zeigt Wasserstoff.
So richtig
Der glimmende Span flammt in Sauerstoff auf. Wasserstoff gibt die Knallgasprobe.

Ordne: Welches Gas ist der Brennstoff, welches der Brandförderer? Verbinde jedes Gas mit seinem Nachweis.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 60 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. 60 mL : 2 = 30 mL
    Ergebnis:
    30 mL
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 45 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. 45 mL · 2 = 90 mL
    Ergebnis:
    90 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

Ist das Kohlenstoffdioxidmolekül (O=C=O) ein Dipol? Die C=O-Bindungen sind polar.
Schritt für Schritt
  1. Die Dipole zeigen von C zu beiden O-Atomen.
  2. Sie sind gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Summe ist Null: unpolar.
  1. Die Dipole zeigen von C zu beiden O-Atomen.
  2. Sie sind gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Summe ist Null: unpolar.
Ergebnis:
Nein, die Bindungsdipole heben sich wegen der linearen Gestalt auf

AchtungPolare Bindungen machen jedes Molekül polar

So nicht
Kohlenstoffdioxid hat polare Bindungen, also ist es ein Dipol.
So richtig
Das lineare Molekül hat zwei gleiche Dipole in entgegengesetzter Richtung. Sie heben sich auf.

Zeichne die Bindungsdipole als Pfeile. Addiere sie: Heben sie sich auf, ist das Molekül unpolar.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Welche Gestalt hat das Molekül O₃ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 1 freies Elektronenpaar)?
    So fängst du an:
    Am Zentralatom liegen 3 Bereiche.
    Lösung zeigen
    1. Am Zentralatom liegen 3 Bereiche.
    2. Davon ist einer 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
    Tetrachlormethan CCl₄ hat polare C–Cl-Bindungen und ist unpolar. Warum?
    Lösung zeigen
    1. Vier gleiche Bindungen sind tetraedrisch angeordnet.
    2. Die vier Bindungsdipole sind gleich groß.
    3. Ihre Summe ist Null.
    Ergebnis:
    Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf

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 hält Hexanmoleküle zusammen?
Schritt für Schritt
  1. Hexan ist unpolar.
  2. Kurzzeitige Dipole erzeugen schwache Anziehung.
  3. Das sind Van-der-Waals-Kräfte.
  1. Hexan ist unpolar.
  2. Kurzzeitige Dipole erzeugen schwache Anziehung.
  3. Das sind Van-der-Waals-Kräfte.
Ergebnis:
Van-der-Waals-Kräfte durch kurzzeitige Dipole

AchtungUnpolare Moleküle ziehen sich nicht an

So nicht
Zwischen Hexanmolekülen wirkt keine Kraft, sie sind unpolar.
So richtig
Kurzzeitige Dipole erzeugen Van-der-Waals-Kräfte. Darum ist Hexan bei Raumtemperatur flüssig.

Erkläre: Warum ist Hexan flüssig und Methan gasförmig? Ordne die Kräfte nach der Größe der Moleküle.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
    So fängst du an:
    Siedetemperaturen hängen von den Kräften zwischen den Molekülen ab.
    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
  2. ●17
    Was geschieht beim Verdampfen von Wasser mit den Teilchen?
    Lösung zeigen
    1. Wasserdampf kondensiert wieder zu Wasser.
    2. Die Moleküle sind unverändert.
    3. Es lösen sich nur die Wasserstoffbrücken.
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen werden gelöst
  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 Alkan mit 7 Kohlenstoffatomen?
Schritt für Schritt
  1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
  2. Für n = 7 gilt der Wert 16.
  3. 16 Wasserstoffatome.
  1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
  2. Für n = 7 gilt der Wert 16.
  3. 16 Wasserstoffatome.
Ergebnis:
16 Wasserstoffatome

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Propan → C₃H₆
So richtig
Welche Summenformel hat Propan → C₃H₈

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alken mit 9 Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 9 gilt der Wert 18.
    3. 18 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    18 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Welche Summenformel hat Propan?
    Lösung zeigen
    1. Propan ist ein Alkan mit 3 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 8.
    3. Also C₃H₈.
    Ergebnis:
    C₃H₈
  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 besteht aus Molekülen mit 60 Atomen in Fünf- und Sechsringen?
Schritt für Schritt
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Fulleren C₆₀.
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Fulleren C₆₀.
Ergebnis:
Fulleren C₆₀

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
    Warum leitet Graphit den Strom, Diamant aber nicht?
    So fängst du an:
    Jedes Atom im Graphit bildet nur drei Bindungen.
    Lösung zeigen
    1. Jedes Atom im Graphit bildet nur drei Bindungen.
    2. Das vierte Elektron ist beweglich.
    3. Im Diamant sind alle vier Elektronen gebunden.
    Ergebnis:
    In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich
  2. ●23
    Graphit lässt sich leicht in Schichten spalten, obwohl in einer Schicht die Bindungen fest sind. Warum?
    Lösung zeigen
    1. In der Schicht halten Elektronenpaarbindungen.
    2. Zwischen den Schichten wirken schwache Kräfte.
    3. Die Schichten gleiten gegeneinander.
    Ergebnis:
    Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte
  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 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 10 nm = 10⁶.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁶.
  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

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 µm 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 µm : 10 nm = 10².
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 µm : 10 nm = 10².
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10².
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10²
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 100 nm = 10⁵.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10⁵.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10⁵
  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
    Graphit leitet den elektrischen Strom, obwohl Kohlenstoff ein Nichtmetall ist. Was folgt daraus?
    Lösung zeigen
    1. Strom braucht bewegliche Ladungsträger.
    2. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich.
    3. Also leitet auch ein Nichtmetall.
    Ergebnis:
    Zwischen den Schichten sind Elektronen beweglich
  2. ●29
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Li–F (EN: Li 1,0; F 4,0)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(F) − EN(Li).
    2. ΔEN = 4,0 − 1,0.
    3. ΔEN = 3,0
    Ergebnis:
    3,0
  3. ●30
    Wie verteilen sich die 11 Elektronen von Natrium (Ordnungszahl 11) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    2. Rest nach innen aufgefüllt: 11 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 1.
    Ergebnis:
    2, 8, 1
  4. ●31
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 40 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. 40 mL · 2 = 80 mL
    Ergebnis:
    80 mL
  5. ●32
    Welche Gestalt hat Ammoniak NH₃ (am Stickstoff: drei bindende und ein freies Elektronenpaar)?
    Lösung zeigen
    1. Vier Paare stoßen sich ab: tetraedrische Anordnung.
    2. Eines ist frei.
    3. Die Atome liegen an den Ecken einer Pyramide.
    Ergebnis:
    trigonal pyramidal
  6. ●33
    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

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
    Eisen 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
    Wie entsteht aus einem Calciumatom das Ion Ca²⁺?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es gibt zwei Elektronen ab

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Welche Bindungsart ist zwischen Magnesium (EN 1,2) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter

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

    37
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen zwei Gase. In welchem Volumenverhältnis stehen sie?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff

  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 Fluorwasserstoff 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 2 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2 Wasserstoffatome

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

    41
    Warum leitet Graphit den Strom, Diamant aber nicht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich

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

    42
    Nanotubes sind zugfester als Stahl. Warum?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden

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. Ionensubstanz mit Ionengitter
  2. Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 2, 8, 6
  5. Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 1,8
  8. polare Elektronenpaarbindung
  9. polare Elektronenpaarbindung
  10. 30 mL
  11. 90 mL
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  17. Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen werden gelöst
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 18 Wasserstoffatome
  20. C₃H₈
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich
  23. Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10²
  26. Um den Faktor 10⁵
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Zwischen den Schichten sind Elektronen beweglich
  29. 3,0
  30. 2, 8, 1
  31. 80 mL
  32. trigonal pyramidal
  33. Wasserstoffbrückenbindung
  34. Metall mit Metallbindung
  35. Es gibt zwei Elektronen ab
  36. Ionenbindung mit Gitter
  37. Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. 2 Wasserstoffatome
  41. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich
  42. Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden