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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

Magnesium 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 leitet als Kristall nicht, als Schmelze schon. Warum?
    So fängst du an:
    Leitung braucht bewegliche Ionen.
    Lösung zeigen
    1. Leitung braucht bewegliche Ionen.
    2. Im Gitter sind sie festgehalten.
    3. In der Schmelze können sie wandern.
    Ergebnis:
    Im Kristall sind die Ionen fest, in der Schmelze beweglich
  2. ●2
    Aluminium 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 verteilen sich die 14 Elektronen von Silicium (Ordnungszahl 14) auf die Schalen?
Schritt für Schritt
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
  2. Rest nach innen aufgefüllt: 14 Elektronen verteilt.
  3. Verteilung 2, 8, 4.
  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

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 11 Elektronen von Natrium (Ordnungszahl 11) 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: 11 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 1.
    Ergebnis:
    2, 8, 1
  2. ●5
    Wie entsteht aus einem Magnesiumatom das Ion Mg²⁺?
    Lösung zeigen
    1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
    3. Also gibt das Atom zwei Elektronen ab.
    Ergebnis:
    Es gibt zwei Elektronen ab
  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 Kalium (EN 0,8) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = 2,2.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
  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

AchtungDifferenz der Elektronegativität falsch gebildet

So nicht
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung H–Cl (EN: H 2,2; Cl 3,0) → 5,2
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung H–Cl (EN: H 2,2; Cl 3,0) → 0,8

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 H–Cl (EN: H 2,2; Cl 3,0)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(Cl) − EN(H).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(Cl) − EN(H).
    2. ΔEN = 3,0 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,8: polare Elektronenpaarbindung.
    Ergebnis:
    0,8
  2. ●8
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung C–H (EN: C 2,5; H 2,2)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(C) − EN(H).
    2. ΔEN = 2,5 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,3
    Ergebnis:
    0,3
  3. ★9
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung N–H (EN: N 3,0; H 2,2)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(N) − EN(H).
    2. ΔEN = 3,0 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,8
    Ergebnis:
    0,8

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 70 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
Schritt für Schritt
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 70 mL : 2 = 35 mL
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 70 mL : 2 = 35 mL
Ergebnis:
35 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 60 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. 60 mL : 2 = 30 mL
    Ergebnis:
    30 mL
  2. ●11
    Welches Gas ist es, das einen glimmenden Holzspan hell aufflammen lässt?
    Lösung zeigen
    1. Jedes Gas hat seinen eigenen Nachweis.
    2. Dieser Nachweis gehört zu Sauerstoff.
    3. Also: Sauerstoff.
    Ergebnis:
    Sauerstoff
  3. ★12
    Bei der Elektrolyse von 36 g Wasser entstehen 4,0 g Wasserstoff. Bestimme: Welche Masse Sauerstoff entsteht?
    Lösung zeigen
    1. Die Gesamtmasse bleibt erhalten.
    2. m(O₂) = 36 g − 4,0 g.
    3. m(O₂) = 32 g
    Ergebnis:
    32 g

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

MerkenMolekülgestalt

Elektronenpaare stoßen einander ab und liegen möglichst weit auseinander.

Die Gestalt folgt aus allen Paaren, auch den freien.

BeispielElektronenpaarabstoßungsmodell, Gestalt und Polarität

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

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 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
  3. ★15
    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

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 Stickstoff 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 Kohlenstoffdioxid ist die stärkste?
    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
  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 Alken mit 2 Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 2 gilt der Wert 4.
    3. 4 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    4 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alken mit 6 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkene haben die Formel CₙH₂ₙ.
    2. Für n = 6 gilt der Wert 12.
    3. 12 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    12 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: Jedes Atom hat vier Nachbarn im Tetraeder, und der Stoff ist extrem hart?
Schritt für Schritt
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Diamant.
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Diamant.
Ergebnis:
Diamant

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
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus Schichten von Sechsringen, die leicht gegeneinander gleiten?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Graphit.
    Ergebnis:
    Graphit
  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 1 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
Schritt für Schritt
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 nm = 10⁶.
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10⁶.
  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

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 100 µm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 100 µm : 10 nm = 10⁴.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    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
  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 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 entsteht aus einem Natriumatom das Ion Na⁺?
    Lösung zeigen
    1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
    3. Also gibt das Atom ein Elektron ab.
    Ergebnis:
    Es gibt ein Elektron ab
  3. ●30
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 20 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. 20 mL · 2 = 40 mL
    Ergebnis:
    40 mL
  4. ●31
    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
  5. ●32
    Welche Summenformel hat Hexin?
    Lösung zeigen
    1. Hexin ist ein Alkin mit 6 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 10.
    3. Also C₆H₁₀.
    Ergebnis:
    C₆H₁₀
  6. ●33
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 100 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 100 nm = 10⁴.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10⁴.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10⁴

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
    Lithiumchlorid 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
    Ein Teilchen hat 17 Protonen, 18 Neutronen und 18 Elektronen. Um welches Teilchen handelt es sich?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ein Chlorid-Ion Cl⁻

  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 10 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    5 mL

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

    38
    Kohlenstoffdioxid hat zwei Doppelbindungen und kein freies Paar am Kohlenstoff. Welche Gestalt hat das Molekül?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    linear

  6. Ich erkläre mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen Siedetemperaturen und die Anomalie des Wassers.

    39
    Welche Wechselwirkung hält Hexanmoleküle zusammen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Van-der-Waals-Kräfte durch kurzzeitige Dipole

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

    40
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alken mit 8 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    16 Wasserstoffatome

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

    41
    Graphit lässt sich leicht in Schichten spalten, obwohl in einer Schicht die Bindungen fest sind. Warum?
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    Ergebnis:
    Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte

  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?
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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. Im Kristall sind die Ionen fest, in der Schmelze beweglich
  2. Metall mit Metallbindung
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 2, 8, 1
  5. Es gibt zwei Elektronen ab
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 0,8
  8. 0,3
  9. 0,8
  10. 30 mL
  11. Sauerstoff
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. gewinkelt gebautes Molekül
  16. Van-der-Waals-Kräfte
  17. Van-der-Waals-Kräfte
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 4 Wasserstoffatome
  20. 12 Wasserstoffatome
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Graphit
  23. Graphit
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10⁴
  26. Um den Faktor 10⁵
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1
  29. Es gibt ein Elektron ab
  30. 40 mL
  31. Zwischen Wassermolekülen wirken Wasserstoffbrücken
  32. C₆H₁₀
  33. Um den Faktor 10⁴
  34. Ionensubstanz mit Ionengitter
  35. Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  36. polare Elektronenpaarbindung
  37. 5 mL
  38. linear
  39. Van-der-Waals-Kräfte durch kurzzeitige Dipole
  40. 16 Wasserstoffatome
  41. Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte
  42. Um den Faktor 10³