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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

Graphit leitet den elektrischen Strom, obwohl Kohlenstoff ein Nichtmetall ist. Was folgt daraus?
Schritt für Schritt
  1. Strom braucht bewegliche Ladungsträger.
  2. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich.
  3. Also leitet auch ein Nichtmetall.
  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

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
    Eisen 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
    Magnesiumoxid 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 13 Elektronen von Aluminium (Ordnungszahl 13) auf die Schalen?
Schritt für Schritt
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
  2. Rest nach innen aufgefüllt: 13 Elektronen verteilt.
  3. Verteilung 2, 8, 3.
  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

AchtungSchalenbesetzung falsch gedacht

So nicht
Jede Schale nimmt höchstens 8 Elektronen auf. Die dritte Schale hat also 8.
So richtig
Die Schalen fassen 2, 8, 18, 32 Elektronen (2n²). Sie werden von innen nach außen gefüllt.

Schreibe die Höchstzahlen 2, 8, 18 auf. Fülle die Schalen von innen nach außen, bis alle Elektronen verteilt sind.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Bestimme: Wie viele Elektronen fasst die zweite Schale im Bohrschen Atommodell höchstens?
    So fängst du an:
    Die Höchstzahl in der n-ten Schale ist 2n².
    Lösung zeigen
    1. Die Höchstzahl in der n-ten Schale ist 2n².
    2. Für n = 2 gilt 2 · 2².
    3. Das sind 8 Elektronen.
    Ergebnis:
    8 Elektronen
  2. ●5
    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
  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 C–H (EN: C 2,5; H 2,2)?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = EN(C) − EN(H).
  2. ΔEN = 2,5 − 2,2.
  3. ΔEN = 0,3
  1. ΔEN = EN(C) − EN(H).
  2. ΔEN = 2,5 − 2,2.
  3. ΔEN = 0,3
Ergebnis:
0,3

AchtungDifferenz der Elektronegativität falsch gebildet

So nicht
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung C–H (EN: C 2,5; H 2,2) → 4,7
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung C–H (EN: C 2,5; H 2,2) → 0,3

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 Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(F) − EN(Ca).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(F) − EN(Ca).
    2. ΔEN = 4,0 − 1,0.
    3. ΔEN = 3,0
    Ergebnis:
    3,0
  2. ●8
    Welche Bindungsart ist zwischen Kalium (EN 0,8) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 2,2.
    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

Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 45 mL Sauerstoff. Bestimme: Wie viel Wasserstoff entsteht gleichzeitig?
Schritt für Schritt
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 45 mL · 2 = 90 mL
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 45 mL · 2 = 90 mL
Ergebnis:
90 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
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 5 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. 5 mL · 2 = 10 mL
    Ergebnis:
    10 mL
  2. ●11
    Welches Gas ist es, das in einem Reagenzglas an einer Flamme mit einem leisen Knall verbrennt?
    Lösung zeigen
    1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
    2. Dieser Nachweis gehört zu Wasserstoff.
    3. Also: Wasserstoff.
    Ergebnis:
    Wasserstoff
  3. ★12
    Bei der Elektrolyse von 36 g Wasser entstehen 4,0 g Wasserstoff. Bestimme: Welche Masse Sauerstoff entsteht?
    Lösung zeigen
    1. Die Gesamtmasse bleibt erhalten.
    2. m(O₂) = 36 g − 4,0 g.
    3. m(O₂) = 32 g
    Ergebnis:
    32 g

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

MerkenMolekülgestalt

Elektronenpaare stoßen einander ab und liegen möglichst weit auseinander.

Die Gestalt folgt aus allen Paaren, auch den freien.

BeispielElektronenpaarabstoßungsmodell, Gestalt und Polarität

Welche Gestalt hat das Molekül OF₂ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 2 freie Elektronenpaare)?
Schritt für Schritt
  1. Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
  2. Davon sind 2 frei.
  3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
  1. Am Zentralatom liegen 4 Bereiche.
  2. Davon sind 2 frei.
  3. Die Atome bilden ein gewinkelt gebautes Molekül.
Ergebnis:
gewinkelt gebautes Molekül

AchtungFreie Elektronenpaare bei der Molekülgestalt nicht mitgezählt

So nicht
Wasser hat zwei Bindungen, also ist es linear.
So richtig
Am Sauerstoffatom stoßen zwei bindende und zwei freie Paare einander ab. Das Molekül ist gewinkelt.

Bestimme am Zentralatom die Zahl aller Elektronenpaare, bindende und freie. Ordne sie so an, dass sie möglichst weit auseinander liegen.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Welche Gestalt hat das Molekül SO₂ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 1 freies Elektronenpaar)?
    So fängst du an:
    Am Zentralatom liegen 3 Bereiche.
    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
  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 Methanol ist die stärkste?
Schritt für Schritt
  1. Ist das Molekül polar?
  2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
  3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
  1. Ist das Molekül polar?
  2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
  3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
Ergebnis:
Wasserstoffbrückenbindung

AchtungWechselwirkung ohne Blick auf die Polarität gewählt

So nicht
Chlorwasserstoff bildet Wasserstoffbrücken, weil es Wasserstoff enthält.
So richtig
HCl ist polar und hat Dipol-Dipol-Wechselwirkung. Wasserstoffbrücken brauchen N, O oder F.

Gehe die Fragen der Reihe nach durch: unpolar, polar oder H-Atom an N, O, F? Ordne danach die Kraft zu.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
    So fängst du an:
    Siedetemperaturen hängen von den Kräften zwischen den Molekülen ab.
    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
  2. ●17
    Welche Wechselwirkung hält Hexanmoleküle zusammen?
    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
  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 Alkin mit 3 Kohlenstoffatomen?
Schritt für Schritt
  1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
  2. Für n = 3 gilt der Wert 4.
  3. 4 Wasserstoffatome.
  1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
  2. Für n = 3 gilt der Wert 4.
  3. 4 Wasserstoffatome.
Ergebnis:
4 Wasserstoffatome

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Welche Summenformel hat Ethen?
    So fängst du an:
    Ethen ist ein Alken mit 2 Kohlenstoffatomen.
    Lösung zeigen
    1. Ethen ist ein Alken mit 2 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 4.
    3. Also C₂H₄.
    Ergebnis:
    C₂H₄
  2. ●20
    Welche Aussage zur Dreifachbindung in Ethin (C₂H₂) stimmt?
    Lösung zeigen
    1. Jedes C-Atom braucht vier Bindungen.
    2. Eine geht zum Wasserstoff.
    3. Die anderen drei sind die Dreifachbindung.
    Ergebnis:
    Zwischen den Kohlenstoffatomen liegen drei bindende Elektronenpaare
  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 besteht aus aufgerollten Graphenschichten in Röhrenform?
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 dient als Elektrode und als Schmierstoff?
    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
    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
  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)

Was versteht man unter einem Nanomaterial?
Schritt für Schritt
  1. Nano heißt ein Milliardstel.
  2. Nanomaterialien liegen zwischen 1 und 100 Nanometern.
  3. Es zählt die Größe der Struktur.
  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

AchtungNano heißt nur künstlich oder nur ein einzelnes Atom

So nicht
Nanomaterialien sind einzelne Atome oder immer künstlich hergestellt.
So richtig
Gemeint sind Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern. Es gibt sie auch in der Natur.

Ordne die Größen: Atom, Molekül, Nanoteilchen, Zelle, Haar. Setze die Nanoskala in diese Reihe.

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    Ein Würfel mit 1 cm 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 cm : 100 nm = 10⁵.
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 100 nm = 10⁵.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10⁵.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10⁵
  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 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
    Silber 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
  2. ●29
    Welche Bindungsart ist zwischen Magnesium (EN 1,2) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 1,8.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter
  3. ●30
    Wie verteilen sich die 14 Elektronen von Silicium (Ordnungszahl 14) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    2. Rest nach innen aufgefüllt: 14 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 4.
    Ergebnis:
    2, 8, 4
  4. ●31
    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
  5. ●32
    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
  6. ●33
    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

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
    Natriumchlorid leitet als Kristall nicht, als Schmelze schon. Warum?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Im Kristall sind die Ionen fest, in der Schmelze beweglich

  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 liegt zwischen Natrium (EN 0,9) und Chlor (EN 3,0) vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1

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

    37
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 30 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    15 mL

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

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül SCl₂ (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
    Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken

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

    40
    Welche Gestalt und welchen Winkel zeigt Ethen (C₂H₄) um jedes Kohlenstoffatom?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eben (trigonal planar), etwa 120 Grad

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

    41
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff ist in Längsrichtung zugfester als Stahl?
    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. Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 8 Elektronen
  5. 2, 8, 1
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 3,0
  8. Ionenbindung mit Gitter
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. 10 mL
  11. Wasserstoff
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  17. Van-der-Waals-Kräfte durch kurzzeitige Dipole
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. C₂H₄
  20. Zwischen den Kohlenstoffatomen liegen drei bindende Elektronenpaare
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Graphit
  23. Die Kohlenstoffatome sind unterschiedlich angeordnet und gebunden
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10⁵
  26. Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Metall mit Metallbindung
  29. Ionenbindung mit Gitter
  30. 2, 8, 4
  31. Sauerstoff, am Pluspol
  32. gewinkelt gebautes Molekül
  33. 14 Wasserstoffatome
  34. Im Kristall sind die Ionen fest, in der Schmelze beweglich
  35. 2, 8, 1
  36. Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1
  37. 15 mL
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  40. eben (trigonal planar), etwa 120 Grad
  41. Nanotube
  42. Um den Faktor 10³