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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
    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
    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 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
    Wie entsteht aus einem Aluminiumatom das Ion Al³⁺?
    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
  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 Sauerstoff (EN 3,5) zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = 1,0.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
  1. ΔEN = 1,0.
  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 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–O (EN: Mg 1,2; O 3,5)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(O) − EN(Mg).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(O) − EN(Mg).
    2. ΔEN = 3,5 − 1,2.
    3. ΔEN = 2,3
    Ergebnis:
    2,3
  2. ●8
    Welche Bindungsart ist zwischen Stickstoff (EN 3,0) und Wasserstoff (EN 2,2) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 0,8.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
    Ergebnis:
    polare Elektronenpaarbindung
  3. ★9
    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 in einem Reagenzglas an einer Flamme mit einem leisen Knall verbrennt?
Schritt für Schritt
  1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
  2. Dieser Nachweis gehört zu Wasserstoff.
  3. Also: Wasserstoff.
  1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
  2. Dieser Nachweis gehört zu Wasserstoff.
  3. Also: Wasserstoff.
Ergebnis:
Wasserstoff

AchtungNachweise für Wasserstoff und Sauerstoff vertauscht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 70 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    So fängst du an:
    2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    Lösung zeigen
    1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
    3. 70 mL : 2 = 35 mL
    Ergebnis:
    35 mL
  2. ●11
    Ein Gas aus der Elektrolyse lässt einen glimmenden Holzspan hell aufleuchten. Um welches Gas handelt es sich, und an welchem Pol entsteht es?
    Lösung zeigen
    1. Der glimmende Span ist der Nachweis für Sauerstoff.
    2. Sauerstoff entsteht bei der Oxidation.
    3. Die Oxidation läuft am Pluspol ab.
    Ergebnis:
    Sauerstoff, am Pluspol
  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 H₂Se (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 ein Wassermolekül nach dem Elektronenpaarabstoßungsmodell (am Sauerstoff: zwei bindende und zwei freie Elektronenpaare)?
    So fängst du an:
    Vier Elektronenpaare ordnen sich tetraedrisch an.
    Lösung zeigen
    1. Vier Elektronenpaare ordnen sich tetraedrisch an.
    2. Zwei davon sind frei und nicht sichtbar.
    3. Die drei Atome bilden einen Winkel.
    Ergebnis:
    gewinkelt
  2. ●14
    Sauerstoffdifluorid OF₂ ist gewinkelt gebaut und hat polare Bindungen. Ist es ein Dipolmolekül?
    Lösung zeigen
    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
  3. ★15
    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

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 Iod 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
Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Iod ist die stärkste → Wasserstoffbrückenbindung
So richtig
Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Iod ist die stärkste → Van-der-Waals-Kräfte

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
    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
    Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
    Lösung zeigen
    1. Siedetemperaturen hängen von den Kräften zwischen den Molekülen ab.
    2. Wasser bildet Wasserstoffbrücken, H₂S nicht.
    3. Darum siedet Wasser höher.
    Ergebnis:
    Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  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 Alken mit 5 Kohlenstoffatomen?
Schritt für Schritt
  1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
  2. Für n = 5 gilt der Wert 10.
  3. 10 Wasserstoffatome.
  1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
  2. Für n = 5 gilt der Wert 10.
  3. 10 Wasserstoffatome.
Ergebnis:
10 Wasserstoffatome

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Ethan → C₂H₄
So richtig
Welche Summenformel hat Ethan → C₂H₆

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Welche Summenformel hat Ethan?
    So fängst du an:
    Ethan ist ein Alkan mit 2 Kohlenstoffatomen.
    Lösung zeigen
    1. Ethan ist ein Alkan mit 2 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 6.
    3. Also C₂H₆.
    Ergebnis:
    C₂H₆
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alken mit 8 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 8 gilt der Wert 16.
    3. 16 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    16 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: Der Stoff besteht aus Molekülen mit 60 Atomen in Fünf- und Sechsringen?
    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 100 µm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 100 µm : 10 nm = 10⁴.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁴.
  1. Faktor der Kantenlängen: 100 µm : 10 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 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 100 nm = 10⁴.
    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
  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
    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
    Welche Bindungsart ist zwischen Kalium (EN 0,8) und Brom (EN 2,8) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 2,0.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter
  3. ●30
    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
  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
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Ammoniak 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 7 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 7 gilt der Wert 14.
    3. 14 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    14 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
    Natriumsulfat 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 verteilen sich die 11 Elektronen von Natrium (Ordnungszahl 11) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2, 8, 1

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Welche Bindungsart ist zwischen Kalium (EN 0,8) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter

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

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

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

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül O₃ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 1 freies Elektronenpaar)?
    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 Methan ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Van-der-Waals-Kräfte

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

    40
    Welche Aussage zur Dreifachbindung in Ethin (C₂H₂) stimmt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zwischen den Kohlenstoffatomen liegen drei bindende Elektronenpaare

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

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

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

    42
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10⁴

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. 2, 8, 5
  5. Es gibt drei Elektronen ab
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 2,3
  8. polare Elektronenpaarbindung
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. 35 mL
  11. Sauerstoff, am Pluspol
  12. 32 g
  13. gewinkelt
  14. Ja, die Dipole heben sich nicht auf
  15. gewinkelt gebautes Molekül
  16. Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen werden gelöst
  17. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. C₂H₆
  20. 16 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 10⁴
  26. Ein Material mit Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Zwischen den Schichten sind Elektronen beweglich
  29. Ionenbindung mit Gitter
  30. 80 mL
  31. gewinkelt gebautes Molekül
  32. Wasserstoffbrückenbindung
  33. 14 Wasserstoffatome
  34. Ionensubstanz mit Ionengitter
  35. 2, 8, 1
  36. Ionenbindung mit Gitter
  37. Zweimal so viel Wasserstoff wie Sauerstoff
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Van-der-Waals-Kräfte
  40. Zwischen den Kohlenstoffatomen liegen drei bindende Elektronenpaare
  41. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich
  42. Um den Faktor 10⁴