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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

Aluminium 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
    Welche Beobachtung unterscheidet eine Ionensubstanz im Labor am sichersten von einer Molekülsubstanz?
    So fängst du an:
    Ionen sind in der Lösung beweglich.
    Lösung zeigen
    1. Ionen sind in der Lösung beweglich.
    2. Molekülsubstanzen bilden keine Ionen.
    3. Also unterscheidet die Leitfähigkeit der Lösung.
    Ergebnis:
    Die wässrige Lösung leitet den Strom
  2. ●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 16 Elektronen von Schwefel (Ordnungszahl 16) auf die Schalen?
Schritt für Schritt
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
  2. Rest nach innen aufgefüllt: 16 Elektronen verteilt.
  3. Verteilung 2, 8, 6.
  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

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
    Schwefel hat die Ordnungszahl 16. Wie lautet die Elektronenverteilung auf die Schalen?
    So fängst du an:
    Erste Schale 2, zweite Schale 8.
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8.
    2. Rest: 16 − 10 = 6 in der dritten.
    3. Verteilung 2, 8, 6, sechs Außenelektronen.
    Ergebnis:
    2, 8, 6
  2. ●5
    Ein Teilchen hat 17 Protonen, 18 Neutronen und 18 Elektronen. Um welches Teilchen handelt es sich?
    Lösung zeigen
    1. Die Protonenzahl 17 legt das Element Chlor fest.
    2. 18 Elektronen sind ein Elektron mehr als Protonen.
    3. Also ein einfach negativ geladenes Ion, Cl⁻.
    Ergebnis:
    Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  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 Wasserstoff (EN 2,2) und Brom (EN 2,8) zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = 0,6.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
  1. ΔEN = 0,6.
  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–Cl (EN: Mg 1,2; Cl 3,0) → 4,2
So richtig
Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Mg–Cl (EN: Mg 1,2; Cl 3,0) → 1,8

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 Mg–Cl (EN: Mg 1,2; Cl 3,0)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(Cl) − EN(Mg).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(Cl) − EN(Mg).
    2. ΔEN = 3,0 − 1,2.
    3. ΔEN = 1,8
    Ergebnis:
    1,8
  2. ●8
    Wie verteilt sich das bindende Elektronenpaar in H–Cl?
    Lösung zeigen
    1. Chlor hat die größere Elektronegativität.
    2. Es zieht das gemeinsame Paar stärker an.
    3. Chlor: δ⁻, Wasserstoff: δ⁺.
    Ergebnis:
    Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat
  3. ★9
    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

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 50 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. 50 mL : 2 = 25 mL
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 50 mL : 2 = 25 mL
Ergebnis:
25 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 90 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. 90 mL : 2 = 45 mL
    Ergebnis:
    45 mL
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 25 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. 25 mL · 2 = 50 mL
    Ergebnis:
    50 mL
  3. ★12
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 30 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. 30 mL · 2 = 60 mL
    Ergebnis:
    60 mL

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

Kohlenstoffdioxid hat zwei Doppelbindungen und kein freies Paar am Kohlenstoff. Welche Gestalt hat das Molekül?
Schritt für Schritt
  1. Am Kohlenstoff liegen zwei Bereiche.
  2. Sie halten den größten Abstand.
  3. Das Molekül ist linear.
  1. Am Kohlenstoff liegen zwei Bereiche.
  2. Sie halten den größten Abstand.
  3. Das Molekül ist linear.
Ergebnis:
linear

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 H₂O (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 SO₂ (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
  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 hält Hexanmoleküle zusammen?
Schritt für Schritt
  1. Hexan ist unpolar.
  2. Kurzzeitige Dipole erzeugen schwache Anziehung.
  3. Das sind Van-der-Waals-Kräfte.
  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

AchtungUnpolare Moleküle ziehen sich nicht an

So nicht
Zwischen Hexanmolekülen wirkt keine Kraft, sie sind unpolar.
So richtig
Kurzzeitige Dipole erzeugen Van-der-Waals-Kräfte. Darum ist Hexan bei Raumtemperatur flüssig.

Erkläre: Warum ist Hexan flüssig und Methan gasförmig? Ordne die Kräfte nach der Größe der Moleküle.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Methanol 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: Wasserstoffbrückenbindung.
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung
  2. ●17
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Ethanol ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    1. Ist das Molekül polar?
    2. Sitzt ein H-Atom an N, O oder F?
    3. Also: Wasserstoffbrückenbindung.
    Ergebnis:
    Wasserstoffbrückenbindung
  3. ★18
    Eis schwimmt auf Wasser. Welche Erklärung trägt?
    Lösung zeigen
    1. Im Eis hat jedes Molekül vier Wasserstoffbrücken.
    2. Das Gitter hat Hohlräume.
    3. Die Dichte ist kleiner als im flüssigen Wasser.
    Ergebnis:
    Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht

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

MerkenKohlenwasserstoffe

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

BeispielAlkane, Alkene und Alkine

Welche Summenformel hat Hexan?
Schritt für Schritt
  1. Hexan ist ein Alkan mit 6 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 14.
  3. Also C₆H₁₄.
  1. Hexan ist ein Alkan mit 6 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 14.
  3. Also C₆H₁₄.
Ergebnis:
C₆H₁₄

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

So nicht
Welche Summenformel hat Hexan → C₆H₁₂
So richtig
Welche Summenformel hat Hexan → C₆H₁₄

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit sechs Kohlenstoffatomen?
    So fängst du an:
    Alkane haben nur Einfachbindungen.
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben nur Einfachbindungen.
    2. Die Formel lautet CₙH₂ₙ₊₂.
    3. Für n = 6 sind es 14.
    Ergebnis:
    14 Wasserstoffatome
  2. ●20
    Welche Summenformel hat Butin?
    Lösung zeigen
    1. Butin ist ein Alkin mit 4 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 6.
    3. Also C₄H₆.
    Ergebnis:
    C₄H₆
  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: Die Moleküle sind kugelförmige Hohlkörper, ähnlich einem Fußball?
Schritt für Schritt
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Fulleren C₆₀.
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Fulleren C₆₀.
Ergebnis:
Fulleren C₆₀

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 ist in Längsrichtung zugfester als Stahl?
    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 Nanotube.
    Ergebnis:
    Nanotube
  2. ●23
    Graphit lässt sich leicht in Schichten spalten, obwohl in einer Schicht die Bindungen fest sind. Warum?
    Lösung zeigen
    1. In der Schicht halten Elektronenpaarbindungen.
    2. Zwischen den Schichten wirken schwache Kräfte.
    3. Die Schichten gleiten gegeneinander.
    Ergebnis:
    Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte
  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)

Nanotubes sind zugfester als Stahl. Warum?
Schritt für Schritt
  1. Jede Wand ist eine aufgerollte Graphenschicht.
  2. Die Atome sind durch Elektronenpaarbindungen verbunden.
  3. Die Wand hat keine Lücken.
  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

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 µm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 µm : 1 nm = 10³.
    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
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 mm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 1 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    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
  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 ist zwischen Natrium (EN 0,9) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 2,1.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter
  2. ●29
    Wie verteilen sich die 15 Elektronen von Phosphor (Ordnungszahl 15) auf die Schalen?
    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
  3. ●30
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 80 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. 80 mL : 2 = 40 mL
    Ergebnis:
    40 mL
  4. ●31
    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
  5. ●32
    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
  6. ●33
    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

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
    Zink glänzt, lässt sich verformen und leitet schon als Feststoff den Strom. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Metall mit Metallbindung

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

    35
    Wie verteilen sich die 14 Elektronen von Silicium (Ordnungszahl 14) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2, 8, 4

  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 15 mL Sauerstoff. Bestimme: Wie viel Wasserstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    30 mL

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

    38
    Bestimme: Welchen Bindungswinkel hat ein Methanmolekül ungefähr?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    109 Grad

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

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

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

    40
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alken mit 2 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    4 Wasserstoffatome

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

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

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

    42
    Was versteht man unter einem Nanomaterial?
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    Ergebnis:
    Ein Material mit Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern

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. Die wässrige Lösung leitet den Strom
  2. Ionensubstanz mit Ionengitter
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 2, 8, 6
  5. Ein Chlorid-Ion Cl⁻
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 1,8
  8. Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat
  9. polare Elektronenpaarbindung
  10. 45 mL
  11. 50 mL
  12. 60 mL
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Wasserstoffbrückenbindung
  17. Wasserstoffbrückenbindung
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. 14 Wasserstoffatome
  20. C₄H₆
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Nanotube
  23. Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Um den Faktor 10³
  26. Um den Faktor 10³
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Ionenbindung mit Gitter
  29. 2, 8, 5
  30. 40 mL
  31. 12 Wasserstoffatome
  32. Nanotube
  33. Um den Faktor 10⁵
  34. Metall mit Metallbindung
  35. 2, 8, 4
  36. Ionenbindung, denn ΔEN beträgt 2,1
  37. 30 mL
  38. 109 Grad
  39. Wasserstoffbrückenbindung
  40. 4 Wasserstoffatome
  41. Nanotube
  42. Ein Material mit Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern