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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

Eisen 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
    Natriumchlorid 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
    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 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 15 Elektronen von Phosphor (Ordnungszahl 15) 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: 15 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 5.
    Ergebnis:
    2, 8, 5
  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

Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0)?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = EN(F) − EN(Ca).
  2. ΔEN = 4,0 − 1,0.
  3. ΔEN = 3,0
  1. ΔEN = EN(F) − EN(Ca).
  2. ΔEN = 4,0 − 1,0.
  3. ΔEN = 3,0
Ergebnis:
3,0

AchtungDifferenz der Elektronegativität falsch gebildet

So nicht
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0) → 5,0
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0) → 3,0

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 C–O (EN: C 2,5; O 3,5)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(O) − EN(C).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(O) − EN(C).
    2. ΔEN = 3,5 − 2,5.
    3. ΔEN = 1,0
    Ergebnis:
    1,0
  2. ●8
    Welche Bindungsart ist zwischen Lithium (EN 1,0) und Fluor (EN 4,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 3,0.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter
  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
    Welches Gas ist es, das in einem Reagenzglas an einer Flamme mit einem leisen Knall verbrennt?
    So fängst du an:
    Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
    Lösung zeigen
    1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
    2. Dieser Nachweis gehört zu Wasserstoff.
    3. Also: Wasserstoff.
    Ergebnis:
    Wasserstoff
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 5 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. 5 mL · 2 = 10 mL
    Ergebnis:
    10 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 H₂S (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 OF₂ (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 das Molekül H₂Se (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 SO₂ (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

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 Hexan 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 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
    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 Butin?
Schritt für Schritt
  1. Butin ist ein Alkin mit 4 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 6.
  3. Also C₄H₆.
  1. Butin ist ein Alkin mit 4 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 6.
  3. Also C₄H₆.
Ergebnis:
C₄H₆

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Butin → C₄H₁₀
So richtig
Welche Summenformel hat Butin → C₄H₆

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
    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
  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 Schichten von Sechsringen, die leicht gegeneinander gleiten?
    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 Graphit.
    Ergebnis:
    Graphit
  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 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 100 nm = 10⁴.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁴.
  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

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
    Nanotubes sind zugfester als Stahl. Warum?
    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
  3. ★27
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    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

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●28
    Welche Bindungsart liegt zwischen Natrium (EN 0,9) und Chlor (EN 3,0) vor?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 3,0 − 0,9 = 2,1.
    2. Das ist größer als 1,7.
    3. Also eine Ionenbindung.
    Ergebnis:
    Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1
  2. ●29
    Wie verteilen sich die 16 Elektronen von Schwefel (Ordnungszahl 16) auf die Schalen?
    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
  3. ●30
    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
  4. ●31
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 10 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 10 gilt der Wert 18.
    3. 18 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    18 Wasserstoffatome
  5. ●32
    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
  6. ●33
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 100 µm = 10².
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10².
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10²

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
    Calciumfluorid ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ionensubstanz mit Ionengitter

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

    35
    Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es gibt ein Elektron ab

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Welche Bindungsart ist zwischen Wasserstoff (EN 2,2) und Brom (EN 2,8) 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 100 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    50 mL

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

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül OF₂ (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 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: Jedes Atom hat vier Nachbarn im Tetraeder, und der Stoff ist extrem hart?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Diamant

  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?
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    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. Ionensubstanz mit Ionengitter
  2. Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 2, 8, 5
  5. Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 1,0
  8. Ionenbindung mit Gitter
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. Wasserstoff
  11. 10 mL
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. gewinkelt gebautes Molekül
  16. Van-der-Waals-Kräfte
  17. Wasserstoffbrückenbindung
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 16 Wasserstoffatome
  20. 8 Wasserstoffatome
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Graphit
  23. Fulleren C₆₀
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10³
  26. Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden
  27. Um den Faktor 10⁴
  28. Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1
  29. 2, 8, 6
  30. Wasserstoffbrückenbindung
  31. 18 Wasserstoffatome
  32. Nanotube
  33. Um den Faktor 10²
  34. Ionensubstanz mit Ionengitter
  35. Es gibt ein Elektron ab
  36. polare Elektronenpaarbindung
  37. 50 mL
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. 14 Wasserstoffatome
  41. Diamant
  42. Um den Faktor 10³