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Chemie · Klasse 11 · Kapitel

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Vom Atom zur chemischen Verbindung

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○ 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

Lithiumchlorid 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
    Kupfer 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
    Kaliumnitrat 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 verteilen sich die 16 Elektronen von Schwefel (Ordnungszahl 16) auf die Schalen?
Schritt für Schritt
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
  2. Rest nach innen aufgefüllt: 16 Elektronen verteilt.
  3. Verteilung 2, 8, 6.
  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

AchtungLadung in die falsche Richtung

So nicht
Wie entsteht aus einem Lithiumatom das Ion Li⁺ → Es nimmt ein Elektron auf
So richtig
Wie entsteht aus einem Lithiumatom das Ion Li⁺ → 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 Lithiumatom das Ion Li⁺?
    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 ein Elektron ab.
    Ergebnis:
    Es gibt ein Elektron ab
  2. ●5
    Wie verteilen sich die 17 Elektronen von Chlor (Ordnungszahl 17) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    2. Rest nach innen aufgefüllt: 17 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 7.
    Ergebnis:
    2, 8, 7
  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

Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Mg–O (EN: Mg 1,2; O 3,5)?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = EN(O) − EN(Mg).
  2. ΔEN = 3,5 − 1,2.
  3. ΔEN = 2,3
  1. ΔEN = EN(O) − EN(Mg).
  2. ΔEN = 3,5 − 1,2.
  3. ΔEN = 2,3
Ergebnis:
2,3

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
    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 Wasserstoff (EN 2,2) und Chlor (EN 3,0) 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
    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

Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 20 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
Schritt für Schritt
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 20 mL : 2 = 10 mL
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 20 mL : 2 = 10 mL
Ergebnis:
10 mL

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
    Warum ist Wasser eine Verbindung und kein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff?
    So fängst du an:
    Gemische lassen sich physikalisch trennen.
    Lösung zeigen
    1. Gemische lassen sich physikalisch trennen.
    2. Wasser lässt sich nur mit Strom zerlegen.
    3. Also eine Verbindung.
    Ergebnis:
    Die Elemente sind chemisch gebunden und nur durch eine Reaktion trennbar
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen zwei Gase. In welchem Volumenverhältnis stehen sie?
    Lösung zeigen
    1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    2. Gleiche Gasvolumen bedeuten gleiche Stoffmengen.
    3. Zwei Wasserstoffmoleküle je Sauerstoffmolekül.
    Ergebnis:
    Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff
  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

Sauerstoffdifluorid OF₂ ist gewinkelt gebaut und hat polare Bindungen. Ist es ein Dipolmolekül?
Schritt für Schritt
  1. Zeichne die zwei Bindungsdipole als Pfeile.
  2. Die gewinkelte Gestalt ist nicht symmetrisch.
  3. Die Summe ist nicht Null: Dipol.
  1. Zeichne die zwei Bindungsdipole als Pfeile.
  2. Die gewinkelte Gestalt ist nicht symmetrisch.
  3. Die Summe ist nicht Null: Dipol.
Ergebnis:
Ja, die Dipole heben sich nicht auf

AchtungStrukturformel in der Ebene als räumliche Gestalt gelesen

So nicht
Bestimme: Welchen Bindungswinkel hat ein Methanmolekül ungefähr → 90 Grad
So richtig
Bestimme: Welchen Bindungswinkel hat ein Methanmolekül ungefähr → 109 Grad

Zeichne die Moleküle mit Keil- und Strichbindungen. Schätze dann den Winkel am Zentralatom.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Bestimme: Welchen Bindungswinkel hat ein Methanmolekül ungefähr?
    So fängst du an:
    Vier bindende Paare ordnen sich tetraedrisch an.
    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
  2. ●14
    Welche Gestalt hat das Molekül OF₂ (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
  3. ★15
    Welche Gestalt hat das Molekül H₂O (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

Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
Schritt für Schritt
  1. Siedetemperaturen hängen von den Kräften zwischen den Molekülen ab.
  2. Wasser bildet Wasserstoffbrücken, H₂S nicht.
  3. Darum siedet Wasser höher.
  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

AchtungBeim Verdampfen brechen die Bindungen im Molekül

So nicht
Beim Verdampfen von Wasser werden O–H-Bindungen gebrochen.
So richtig
Es lösen sich die Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen. Die Moleküle bleiben ganz.

Vergleiche, was im Wasserdampf vorliegt: H₂O-Moleküle oder Wasserstoff und Sauerstoff? Ordne die Kräfte zu.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Was geschieht beim Verdampfen von Wasser mit den Teilchen?
    So fängst du an:
    Wasserdampf kondensiert wieder zu Wasser.
    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
  2. ●17
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Wasser 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
  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

Welche Summenformel hat Hexin?
Schritt für Schritt
  1. Hexin ist ein Alkin mit 6 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 10.
  3. Also C₆H₁₀.
  1. Hexin ist ein Alkin mit 6 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 10.
  3. Also C₆H₁₀.
Ergebnis:
C₆H₁₀

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Hexin → C₆H₁₄
So richtig
Welche Summenformel hat Hexin → C₆H₁₀

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Welche Summenformel hat Ethin?
    So fängst du an:
    Ethin ist ein Alkin mit 2 Kohlenstoffatomen.
    Lösung zeigen
    1. Ethin ist ein Alkin mit 2 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 2.
    3. Also C₂H₂.
    Ergebnis:
    C₂H₂
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 3 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 3 gilt der Wert 4.
    3. 4 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    4 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

Graphit lässt sich leicht in Schichten spalten, obwohl in einer Schicht die Bindungen fest sind. Warum?
Schritt für Schritt
  1. In der Schicht halten Elektronenpaarbindungen.
  2. Zwischen den Schichten wirken schwache Kräfte.
  3. Die Schichten gleiten gegeneinander.
  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

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. ○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: Jedes Atom hat vier Nachbarn im Tetraeder, und der Stoff ist extrem hart?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Diamant.
    Ergebnis:
    Diamant
  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 1 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 1 µm = 10⁴.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁴.
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 1 µm = 10⁴.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁴.
Ergebnis:
Um den Faktor 10⁴

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 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 µm = 10³.
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 µm = 10³.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10³.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10³
  2. ●26
    Warum ist ein Nanomaterial nicht automatisch unbedenklich?
    Lösung zeigen
    1. Sehr kleine Teilchen dringen in Zellen ein.
    2. Ihre Wirkung ist oft nicht ausreichend erforscht.
    3. Darum werden Nutzen und Risiko abgewogen.
    Ergebnis:
    Seine winzigen Teilchen können in Körper und Umwelt gelangen, Folgen sind oft noch nicht erforscht
  3. ★27
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 100 nm = 10⁴.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10⁴.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10⁴

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 N–H (EN: N 3,0; H 2,2)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(N) − EN(H).
    2. ΔEN = 3,0 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,8
    Ergebnis:
    0,8
  3. ●30
    Wie entsteht aus einem Calciumatom das Ion Ca²⁺?
    Lösung zeigen
    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
  4. ●31
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 35 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. 35 mL · 2 = 70 mL
    Ergebnis:
    70 mL
  5. ●32
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Methanol 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 Alken mit 2 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 2 gilt der Wert 4.
    3. 4 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    4 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
    Zink 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
    Bestimme: Wie viele Elektronen fasst die zweite Schale im Bohrschen Atommodell höchstens?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8 Elektronen

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Welche Bindungsart ist zwischen Kohlenstoff (EN 2,5) und Sauerstoff (EN 3,5) 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 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 H₂S (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 Methanol 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 3 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8 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 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 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. Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. Es gibt ein Elektron ab
  5. 2, 8, 7
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 1,8
  8. polare Elektronenpaarbindung
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. Die Elemente sind chemisch gebunden und nur durch eine Reaktion trennbar
  11. Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff
  12. 32 g
  13. 109 Grad
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. gewinkelt gebautes Molekül
  16. Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen werden gelöst
  17. Wasserstoffbrückenbindung
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. C₂H₂
  20. 4 Wasserstoffatome
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Nanotube
  23. Diamant
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10³
  26. Seine winzigen Teilchen können in Körper und Umwelt gelangen, Folgen sind oft noch nicht erforscht
  27. Um den Faktor 10⁴
  28. Zwischen den Schichten sind Elektronen beweglich
  29. 0,8
  30. Es gibt zwei Elektronen ab
  31. 70 mL
  32. Wasserstoffbrückenbindung
  33. 4 Wasserstoffatome
  34. Metall mit Metallbindung
  35. 8 Elektronen
  36. polare Elektronenpaarbindung
  37. Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. 8 Wasserstoffatome
  41. Fulleren C₆₀
  42. Um den Faktor 10²