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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

Lithiumchlorid 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
    Magnesiumoxid ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    So fängst du an:
    Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    Lösung zeigen
    1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    2. Das Verhalten passt zu einer Ionensubstanz.
    3. Also: Ionensubstanz mit Ionengitter.
    Ergebnis:
    Ionensubstanz mit Ionengitter
  2. ●2
    Kaliumnitrat ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    1. Prüfe die Leitfähigkeit in jedem Zustand.
    2. Das Verhalten passt zu einer Ionensubstanz.
    3. Also: Ionensubstanz mit Ionengitter.
    Ergebnis:
    Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. ★3
    Kupfer lässt sich verformen, Natriumchlorid zerspringt beim Schlag. Welche Erklärung trägt?
    Lösung zeigen
    1. Im Metall hält das Elektronengas alle Atomrümpfe zusammen, auch nach dem Verschieben.
    2. Im Ionengitter kommen gleichnamige Ionen nebeneinander zu liegen.
    3. Sie stoßen sich ab, der Kristall spaltet.
    Ergebnis:
    Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander

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

MerkenAtombau und Ionen

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

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

BeispielAtombau, Elektronenschreibweise und Ionen

Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺?
Schritt für Schritt
  1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
  2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
  3. Also gibt das Atom ein Elektron ab.
  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

AchtungLadung in die falsche Richtung

So nicht
Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺ → Es nimmt ein Elektron auf
So richtig
Wie entsteht aus einem Kaliumatom das Ion K⁺ → Es gibt ein Elektron ab

Zähl die Außenelektronen. Ist der Weg zur Acht durch Abgeben oder durch Aufnehmen kürzer?

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Wie verteilen sich die 16 Elektronen von Schwefel (Ordnungszahl 16) 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: 16 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 6.
    Ergebnis:
    2, 8, 6
  2. ●5
    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
  3. ★6
    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

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 Wasserstoff (EN 2,2) und Chlor (EN 3,0) 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–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 C–H (EN: C 2,5; H 2,2)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(C) − EN(H).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(C) − EN(H).
    2. ΔEN = 2,5 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,3
    Ergebnis:
    0,3
  2. ●8
    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. ★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 35 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. 35 mL · 2 = 70 mL
    Ergebnis:
    70 mL
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 100 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
    2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
    3. 100 mL : 2 = 50 mL
    Ergebnis:
    50 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 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 das Molekül O₃ (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 ein Wassermolekül nach dem Elektronenpaarabstoßungsmodell (am Sauerstoff: zwei bindende und zwei freie Elektronenpaare)?
    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
  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 Fluorwasserstoff 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
    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 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
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Wasser ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    1. Ist das Molekül polar?
    2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
    3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung

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

MerkenKohlenwasserstoffe

Kohlenstoff ist vierbindig. Alkane: Einfach-, Alkene: Doppel-, Alkine: Dreifachbindung.

BeispielAlkane, Alkene und Alkine

Welche Gestalt und welchen Winkel zeigt Ethen (C₂H₄) um jedes Kohlenstoffatom?
Schritt für Schritt
  1. Die Doppelbindung zählt als ein Bereich.
  2. Drei Bereiche liegen in einer Ebene.
  3. Der Winkel beträgt etwa 120 Grad.
  1. Die Doppelbindung zählt als ein Bereich.
  2. Drei Bereiche liegen in einer Ebene.
  3. Der Winkel beträgt etwa 120 Grad.
Ergebnis:
eben (trigonal planar), etwa 120 Grad

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Propin → C₃H₈
So richtig
Welche Summenformel hat Propin → C₃H₄

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 4 Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 4 gilt der Wert 6.
    3. 6 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    6 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 10 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 10 gilt der Wert 18.
    3. 18 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    18 Wasserstoffatome
  3. ★21
    Welche Summenformel hat Propin?
    Lösung zeigen
    1. Propin ist ein Alkin mit 3 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 4.
    3. Also C₃H₄.
    Ergebnis:
    C₃H₄

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 einem Atomgitter nur mit Einfachbindungen?
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 besteht aus Molekülen mit 60 Atomen in Fünf- und Sechsringen?
    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 Fulleren C₆₀.
    Ergebnis:
    Fulleren C₆₀
  2. ●23
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus aufgerollten Graphenschichten in Röhrenform?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
    Ergebnis:
    Nanotube
  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 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: 1 µm : 10 nm = 10².
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10².
  1. Faktor der Kantenlängen: 1 µm : 10 nm = 10².
  2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
  3. Die Oberfläche wächst um 10².
Ergebnis:
Um den Faktor 10²

AchtungZerteilen ändert die Oberfläche nicht oder verkleinert sie

So nicht
Zerteilt man einen Würfel, bleibt die Oberfläche gleich, denn die Masse bleibt gleich.
So richtig
Die Gesamtoberfläche wächst um den Faktor Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.

Berechne die Oberfläche eines Würfels und die Summe der Oberflächen aller kleinen Würfel. Vergleiche beide Werte.

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 µm = 10³.
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 µm = 10³.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10³.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10³
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 10 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
    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 Kohlenstoff (EN 2,5) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 0,5.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
    Ergebnis:
    polare Elektronenpaarbindung
  3. ●30
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 60 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    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
  4. ●31
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 5 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
    2. Für n = 5 gilt der Wert 12.
    3. 12 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    12 Wasserstoffatome
  5. ●32
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff leitet den Strom und ist so weich, dass er auf Papier abfärbt?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Graphit.
    Ergebnis:
    Graphit
  6. ●33
    Ein Würfel mit 1 µm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 µm : 1 nm = 10³.
    2. Gesamtoberfläche ∼ Kantenlänge vorher durch Kantenlänge nachher.
    3. Die Oberfläche wächst um 10³.
    Ergebnis:
    Um den Faktor 10³

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
    Graphit leitet den elektrischen Strom, obwohl Kohlenstoff ein Nichtmetall ist. Was folgt daraus?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zwischen den Schichten sind Elektronen beweglich

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

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

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Wie verteilt sich das bindende Elektronenpaar in H–Cl?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat

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

    37
    Welches Gas ist es, das einen glimmenden Holzspan hell aufflammen lässt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sauerstoff

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

    38
    Welche Gestalt hat Ammoniak NH₃ (am Stickstoff: drei bindende und ein freies Elektronenpaar)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    trigonal pyramidal

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

    39
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Fluorwasserstoff ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung

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

    40
    Welche Summenformel hat Pentin?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C₅H₈

  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. Ionensubstanz mit Ionengitter
  2. Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 2, 8, 6
  5. 2, 8, 4
  6. Es gibt zwei Elektronen ab
  7. 0,3
  8. Ionenbindung mit Gitter
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. 70 mL
  11. 50 mL
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Van-der-Waals-Kräfte durch kurzzeitige Dipole
  17. Van-der-Waals-Kräfte
  18. Wasserstoffbrückenbindung
  19. 6 Wasserstoffatome
  20. 18 Wasserstoffatome
  21. C₃H₄
  22. Fulleren C₆₀
  23. Nanotube
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10³
  26. Um den Faktor 10⁵
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Metall mit Metallbindung
  29. polare Elektronenpaarbindung
  30. 30 mL
  31. 12 Wasserstoffatome
  32. Graphit
  33. Um den Faktor 10³
  34. Zwischen den Schichten sind Elektronen beweglich
  35. Es gibt ein Elektron ab
  36. Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat
  37. Sauerstoff
  38. trigonal pyramidal
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. C₅H₈
  41. Nanotube
  42. Um den Faktor 10³