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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

Calciumfluorid 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
    Silber glänzt, lässt sich verformen und leitet schon als Feststoff den Strom. 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 einem Metall.
    3. Also: Metall mit Metallbindung.
    Ergebnis:
    Metall mit Metallbindung
  2. ●2
    Welche Beobachtung unterscheidet eine Ionensubstanz im Labor am sichersten von einer Molekülsubstanz?
    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
  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 Kaliumatom das Ion K⁺?
Schritt für Schritt
  1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
  2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
  3. Also gibt das Atom ein Elektron ab.
  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

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
    Wie entsteht aus einem Aluminiumatom das Ion Al³⁺?
    So fängst du an:
    Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    Lösung zeigen
    1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
    3. Also gibt das Atom drei Elektronen ab.
    Ergebnis:
    Es gibt drei Elektronen ab
  2. ●5
    Wie entsteht aus einem Natriumatom das Ion Na⁺?
    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

Welche Bindungsart ist zwischen Kohlenstoff (EN 2,5) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = 0,5.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
  1. ΔEN = 0,5.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
Ergebnis:
polare Elektronenpaarbindung

AchtungDifferenz der Elektronegativität falsch gebildet

So nicht
H (2,2) und Cl (3,0): 2,2 + 3,0 = 5,2.
So richtig
ΔEN = 3,0 − 2,2 = 0,8.

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 Natrium (EN 0,9) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    So fängst du an:
    ΔEN = 2,1.
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 2,1.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter
  2. ●8
    Wie verteilt sich das bindende Elektronenpaar in H–Cl?
    Lösung zeigen
    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
  3. ★9
    Was hält die Atomrümpfe in einem Stück Kupfer zusammen?
    Lösung zeigen
    1. Metallatome geben Außenelektronen ab.
    2. Die Elektronen bilden ein Elektronengas.
    3. Die positiven Atomrümpfe werden von ihm zusammengehalten.
    Ergebnis:
    Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen

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 einen glimmenden Holzspan hell aufflammen lässt?
Schritt für Schritt
  1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
  2. Dieser Nachweis gehört zu Sauerstoff.
  3. Also: Sauerstoff.
  1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
  2. Dieser Nachweis gehört zu Sauerstoff.
  3. Also: Sauerstoff.
Ergebnis:
Sauerstoff

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 20 mL Sauerstoff. Bestimme: Wie viel Wasserstoff 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. 20 mL · 2 = 40 mL
    Ergebnis:
    40 mL
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 90 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. 90 mL : 2 = 45 mL
    Ergebnis:
    45 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 OF₂ (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
    Kohlenstoffdioxid hat zwei Doppelbindungen und kein freies Paar am Kohlenstoff. Welche Gestalt hat das Molekül?
    So fängst du an:
    Am Kohlenstoff liegen zwei Bereiche.
    Lösung zeigen
    1. Am Kohlenstoff liegen zwei Bereiche.
    2. Sie halten den größten Abstand.
    3. Das Molekül ist linear.
    Ergebnis:
    linear
  2. ●14
    Welche Gestalt hat das Molekül O₃ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 1 freies Elektronenpaar)?
    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
  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 zwischen den Molekülen von Stickstoff ist die stärkste?
Schritt für Schritt
  1. Ist das Molekül polar?
  2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
  3. Also: Van-der-Waals-Kräfte.
  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

AchtungJedes Wasserstoffatom bildet Wasserstoffbrücken

So nicht
Methan hat Wasserstoffatome, also bildet es Wasserstoffbrücken.
So richtig
Wasserstoffbrücken brauchen ein H-Atom an N, O oder F und ein freies Paar am Nachbarn.

Prüfe zwei Bedingungen: H-Atom an N, O oder F und ein freies Elektronenpaar am Nachbarmolekül. Erst dann liegt eine Brücke vor.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Ammoniak 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: Wasserstoffbrückenbindung.
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung
  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 10 Kohlenstoffatomen?
Schritt für Schritt
  1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
  2. Für n = 10 gilt der Wert 22.
  3. 22 Wasserstoffatome.
  1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
  2. Für n = 10 gilt der Wert 22.
  3. 22 Wasserstoffatome.
Ergebnis:
22 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 Alken mit 8 Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 8 gilt der Wert 16.
    3. 16 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    16 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Welche Gestalt und welchen Winkel zeigt Ethen (C₂H₄) um jedes Kohlenstoffatom?
    Lösung zeigen
    1. Die Doppelbindung zählt als ein Bereich.
    2. Drei Bereiche liegen in einer Ebene.
    3. Der Winkel beträgt etwa 120 Grad.
    Ergebnis:
    eben (trigonal planar), etwa 120 Grad
  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 ein elektrischer Isolator und ritzt Glas?
Schritt für Schritt
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Diamant.
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Diamant.
Ergebnis:
Diamant

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 aufgerollten Graphenschichten in Röhrenform?
    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 Nanotube.
    Ergebnis:
    Nanotube
  2. ●23
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Die Moleküle sind kugelförmige Hohlkörper, ähnlich einem Fußball?
    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
  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 1 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 nm = 10⁶.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁶.
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 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
    Nanotubes sind zugfester als Stahl. Warum?
    So fängst du an:
    Jede Wand ist eine aufgerollte Graphenschicht.
    Lösung zeigen
    1. Jede Wand ist eine aufgerollte Graphenschicht.
    2. Die Atome sind durch Elektronenpaarbindungen verbunden.
    3. Die Wand hat keine Lücken.
    Ergebnis:
    Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 µm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 µm : 1 nm = 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
    Natriumchlorid 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 Brom (EN 2,8) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 0,6.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
    Ergebnis:
    polare Elektronenpaarbindung
  3. ●30
    Wie verteilen sich die 13 Elektronen von Aluminium (Ordnungszahl 13) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    2. Rest nach innen aufgefüllt: 13 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 3.
    Ergebnis:
    2, 8, 3
  4. ●31
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 40 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. 40 mL : 2 = 20 mL
    Ergebnis:
    20 mL
  5. ●32
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Kohlenstoffdioxid ist die stärkste?
    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
  6. ●33
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 3 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
    2. Für n = 3 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
    Magnesium 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 Natriumatom das Ion Na⁺?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es gibt ein Elektron ab

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Welche Bindungsart ist zwischen Stickstoff (EN 3,0) und Wasserstoff (EN 2,2) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    polare Elektronenpaarbindung

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

    37
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 40 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    20 mL

  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 Alkan mit sechs Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    14 Wasserstoffatome

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

    41
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus Molekülen mit 60 Atomen in Fünf- und Sechsringen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Fulleren C₆₀

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

    42
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10²

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. Metall mit Metallbindung
  2. Die wässrige Lösung leitet den Strom
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. Es gibt drei Elektronen ab
  5. Es gibt ein Elektron ab
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. Ionenbindung mit Gitter
  8. Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. 40 mL
  11. 45 mL
  12. 32 g
  13. linear
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Wasserstoffbrückenbindung
  17. Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen werden gelöst
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 16 Wasserstoffatome
  20. eben (trigonal planar), etwa 120 Grad
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Nanotube
  23. Fulleren C₆₀
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden
  26. Um den Faktor 10³
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Ionensubstanz mit Ionengitter
  29. polare Elektronenpaarbindung
  30. 2, 8, 3
  31. 20 mL
  32. Van-der-Waals-Kräfte
  33. 8 Wasserstoffatome
  34. Metall mit Metallbindung
  35. Es gibt ein Elektron ab
  36. polare Elektronenpaarbindung
  37. 20 mL
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. 14 Wasserstoffatome
  41. Fulleren C₆₀
  42. Um den Faktor 10²