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Chemie · Klasse 11 · Kapitel

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Vom Atom zur chemischen Verbindung

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  • Üben selbst rechnen
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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

Kaliumnitrat 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
    Zink glänzt, lässt sich verformen und leitet schon als Feststoff den Strom. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    2. Das Verhalten passt zu einem Metall.
    3. Also: Metall mit Metallbindung.
    Ergebnis:
    Metall mit Metallbindung
  3. ★3
    Kupfer lässt sich verformen, Natriumchlorid zerspringt beim Schlag. Welche Erklärung trägt?
    Lösung zeigen
    1. Im Metall hält das Elektronengas alle Atomrümpfe zusammen, auch nach dem Verschieben.
    2. Im Ionengitter kommen gleichnamige Ionen nebeneinander zu liegen.
    3. Sie stoßen sich ab, der Kristall spaltet.
    Ergebnis:
    Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander

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

MerkenAtombau und Ionen

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

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

BeispielAtombau, Elektronenschreibweise und Ionen

Wie 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
    Schwefel hat die Ordnungszahl 16. Wie lautet die Elektronenverteilung auf die Schalen?
    So fängst du an:
    Erste Schale 2, zweite Schale 8.
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8.
    2. Rest: 16 − 10 = 6 in der dritten.
    3. Verteilung 2, 8, 6, sechs Außenelektronen.
    Ergebnis:
    2, 8, 6
  2. ●5
    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
  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 Stickstoff (EN 3,0) und Wasserstoff (EN 2,2) zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = 0,8.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
  1. ΔEN = 0,8.
  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
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung C–O (EN: C 2,5; O 3,5) → 6,0
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung C–O (EN: C 2,5; O 3,5) → 1,0

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

ÜbenJetzt du

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

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 15 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. 15 mL · 2 = 30 mL
    Ergebnis:
    30 mL
  2. ●11
    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
  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 O₃ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 1 freies Elektronenpaar)?
Schritt für Schritt
  1. Am Zentralatom liegen 3 Bereiche.
  2. Davon ist einer frei.
  3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
  1. Am Zentralatom liegen 3 Bereiche.
  2. Davon ist einer frei.
  3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
Ergebnis:
gewinkelt gebautes Molekül

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 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
    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 Kohlenstoffdioxid 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 hält Hexanmoleküle zusammen?
    So fängst du an:
    Hexan ist unpolar.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●17
    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
  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 Buten?
Schritt für Schritt
  1. Buten ist ein Alken mit 4 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 8.
  3. Also C₄H₈.
  1. Buten ist ein Alken mit 4 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 8.
  3. Also C₄H₈.
Ergebnis:
C₄H₈

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Buten → C₄H₁₀
So richtig
Welche Summenformel hat Buten → C₄H₈

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 8 Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 8 gilt der Wert 14.
    3. 14 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    14 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit sechs Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben nur Einfachbindungen.
    2. Die Formel lautet CₙH₂ₙ₊₂.
    3. Für n = 6 sind es 14.
    Ergebnis:
    14 Wasserstoffatome
  3. ★21
    Wie unterscheiden sich n-Butan und Methylpropan?
    Lösung zeigen
    1. Beide haben die Formel C₄H₁₀.
    2. Bei Butan ist die Kette gerade, bei Methylpropan verzweigt.
    3. Das sind Isomere mit verschiedenen Eigenschaften.
    Ergebnis:
    Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften

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

MerkenKohlenstoffmodifikationen

Diamant ist ein hartes Atomgitter, isolierend.

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

BeispielModifikationen des Kohlenstoffs

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

AchtungUnterschiedliche Modifikationen sollen unterschiedliche Atome haben

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus einem Atomgitter nur mit Einfachbindungen?
    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 Diamant.
    Ergebnis:
    Diamant
  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 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 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 nm = 10⁶.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●26
    Was versteht man unter einem Nanomaterial?
    Lösung zeigen
    1. Nano heißt ein Milliardstel.
    2. Nanomaterialien liegen zwischen 1 und 100 Nanometern.
    3. Es zählt die Größe der Struktur.
    Ergebnis:
    Ein Material mit Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern
  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
    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
  2. ●29
    Welche Bindungsart ist zwischen Kohlenstoff (EN 2,5) und Fluor (EN 4,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 1,5.
    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 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
    Welche Gestalt hat das Molekül H₂S (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
  5. ●32
    Diamant und Graphit bestehen aus Kohlenstoff, unterscheiden sich aber stark. Was ist die Ursache?
    Lösung zeigen
    1. Beide Stoffe sind reiner Kohlenstoff.
    2. Im Diamant hat jedes Atom vier Nachbarn.
    3. Im Graphit liegen Schichten aus Sechsringen.
    Ergebnis:
    Die Kohlenstoffatome sind unterschiedlich angeordnet und gebunden
  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
    Aluminium 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
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    3,0

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

    37
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 50 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    25 mL

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

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül H₂Se (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 Hexan ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Van-der-Waals-Kräfte

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

    40
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 8 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    18 Wasserstoffatome

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

    41
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus aufgerollten Graphenschichten in Röhrenform?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nanotube

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

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

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

Wörter

Oberfläche
alle Außenseiten zusammen
Volumen
wie viel hineinpasst

Lösungen

  1. Metall mit Metallbindung
  2. Metall mit Metallbindung
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 2, 8, 6
  5. 2, 8, 3
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1
  8. Ionenbindung mit Gitter
  9. 1,0
  10. 30 mL
  11. 80 mL
  12. 32 g
  13. 109 Grad
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Van-der-Waals-Kräfte durch kurzzeitige Dipole
  17. Wasserstoffbrückenbindung
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 14 Wasserstoffatome
  20. 14 Wasserstoffatome
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Diamant
  23. Fulleren C₆₀
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10⁶
  26. Ein Material mit Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Die wässrige Lösung leitet den Strom
  29. polare Elektronenpaarbindung
  30. 2, 8, 1
  31. gewinkelt gebautes Molekül
  32. Die Kohlenstoffatome sind unterschiedlich angeordnet und gebunden
  33. Um den Faktor 10²
  34. Metall mit Metallbindung
  35. 8 Elektronen
  36. 3,0
  37. 25 mL
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Van-der-Waals-Kräfte
  40. 18 Wasserstoffatome
  41. Nanotube
  42. Um den Faktor 10³