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Chemie · Klasse 11 · Kapitel

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Vom Atom zur chemischen Verbindung

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  • Üben selbst rechnen
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  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich ordne Stoffe nach ihren Eigenschaften den Stoffgruppen Metall, Ionensubstanz und Molekülsubstanz zu.

MerkenStoffgruppen

Metalle leiten schon fest durch bewegliche Elektronen.

Ionensubstanzen sind spröde und leiten erst gelöst oder geschmolzen. Molekülsubstanzen leiten nie.

BeispielStoffgruppen und ihre Eigenschaften

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
    Silber 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
    Magnesium 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

Schwefel hat die Ordnungszahl 16. Wie lautet die Elektronenverteilung auf die Schalen?
Schritt für Schritt
  1. Erste Schale 2, zweite Schale 8.
  2. Rest: 16 − 10 = 6 in der dritten.
  3. Verteilung 2, 8, 6, sechs Außenelektronen.
  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

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 entsteht aus einem Magnesiumatom das Ion Mg²⁺?
    So fängst du an:
    Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    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
  2. ●5
    Wie entsteht aus einem Aluminiumatom das Ion Al³⁺?
    Lösung zeigen
    1. Die Ladung des Ions zeigt die Zahl der übertragenen Elektronen.
    2. Positiv heißt: Elektronen fehlen.
    3. Also gibt das Atom drei Elektronen ab.
    Ergebnis:
    Es gibt drei Elektronen ab
  3. ★6
    Wie entsteht aus einem Aluminiumatom (Ordnungszahl 13) ein Aluminiumion, und welche Ladung hat es?
    Lösung zeigen
    1. Aluminium hat drei Außenelektronen.
    2. Durch Abgabe bleibt die volle zweite Schale übrig.
    3. Drei Elektronen weniger: Al³⁺.
    Ergebnis:
    Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺

3Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

MerkenElektronegativität und Bindung

Die Elektronegativität misst den Zug auf Bindungselektronen.

Unter ΔEN 0,4 ist die Bindung unpolar.

BeispielElektronegativität und Bindungsarten

Welche Bindungsart ist zwischen Natrium (EN 0,9) und Fluor (EN 4,0) zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = 3,1.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
  1. ΔEN = 3,1.
  2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
  3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
Ergebnis:
Ionenbindung mit Gitter

AchtungBindungsarten verwechselt

So nicht
Natrium ist ein Metall, also ist die Bindung in Natriumchlorid eine Metallbindung.
So richtig
Natrium und Chlor haben ΔEN = 2,1: Das ist eine Ionenbindung.

Nenne beide Partner und ihre Elektronegativität. Entscheide nach der Differenz und prüfe, ob es Metallatome allein sind.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Welche Bindungsart ist zwischen Magnesium (EN 1,2) und Chlor (EN 3,0) zu erwarten?
    So fängst du an:
    ΔEN = 1,8.
    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
  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 40 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. 40 mL : 2 = 20 mL
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 40 mL : 2 = 20 mL
Ergebnis:
20 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 30 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. 30 mL · 2 = 60 mL
    Ergebnis:
    60 mL
  2. ●11
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 15 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. 15 mL · 2 = 30 mL
    Ergebnis:
    30 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 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 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 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
    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

Warum siedet Wasser (100 Grad Celsius) viel höher als Schwefelwasserstoff H₂S (−60 Grad Celsius)?
Schritt für Schritt
  1. Siedetemperaturen hängen von den Kräften zwischen den Molekülen ab.
  2. Wasser bildet Wasserstoffbrücken, H₂S nicht.
  3. Darum siedet Wasser höher.
  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

AchtungBeim Verdampfen brechen die Bindungen im Molekül

So nicht
Beim Verdampfen von Wasser werden O–H-Bindungen gebrochen.
So richtig
Es lösen sich die Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen. Die Moleküle bleiben ganz.

Vergleiche, was im Wasserdampf vorliegt: H₂O-Moleküle oder Wasserstoff und Sauerstoff? Ordne die Kräfte zu.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Hexan 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 Methan 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
    Welche Summenformel hat Propin?
    So fängst du an:
    Propin ist ein Alkin mit 3 Kohlenstoffatomen.
    Lösung zeigen
    1. Propin ist ein Alkin mit 3 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 4.
    3. Also C₃H₄.
    Ergebnis:
    C₃H₄
  2. ●20
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkin mit 4 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkine haben die Formel CₙH₂ₙ₋₂.
    2. Für n = 4 gilt der Wert 6.
    3. 6 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    6 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

Warum leitet Graphit den Strom, Diamant aber nicht?
Schritt für Schritt
  1. Jedes Atom im Graphit bildet nur drei Bindungen.
  2. Das vierte Elektron ist beweglich.
  3. Im Diamant sind alle vier Elektronen gebunden.
  1. Jedes Atom im Graphit bildet nur drei Bindungen.
  2. Das vierte Elektron ist beweglich.
  3. Im Diamant sind alle vier Elektronen gebunden.
Ergebnis:
In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich

AchtungTeilchen mit den Eigenschaften des Stoffs

So nicht
Schwefelteilchen sind gelb. Kupferatome glänzen rot.
So richtig
Gelb ist der Stoff Schwefel. Ein einzelnes Teilchen hat keine Farbe.

Frag dich zuerst: Was siehst du am Stoff? Was denkst du dir für die Teilchen?

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 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
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus Molekülen mit 60 Atomen in Fünf- und Sechsringen?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Fulleren C₆₀.
    Ergebnis:
    Fulleren C₆₀

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 nm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    So fängst du an:
    Faktor der Kantenlängen: 1 mm : 1 nm = 10⁶.
    Lösung zeigen
    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
  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
    Natriumchlorid 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
  2. ●29
    Wie verteilen sich die 16 Elektronen von Schwefel (Ordnungszahl 16) auf die Schalen?
    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
  3. ●30
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 50 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. 50 mL : 2 = 25 mL
    Ergebnis:
    25 mL
  4. ●31
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Fluorwasserstoff 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
  5. ●32
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 9 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    1. Alkane haben die Formel CₙH₂ₙ₊₂.
    2. Für n = 9 gilt der Wert 20.
    3. 20 Wasserstoffatome.
    Ergebnis:
    20 Wasserstoffatome
  6. ●33
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff ist in Längsrichtung zugfester als Stahl?
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
    Ergebnis:
    Nanotube

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
    Magnesiumoxid ist spröde, hat eine sehr hohe Schmelztemperatur und leitet erst als Lösung oder Schmelze. Welcher Stoffgruppe gehört der Stoff an?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ionensubstanz mit Ionengitter

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

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

  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
    Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen 60 mL Wasserstoff. Bestimme: Wie viel Sauerstoff entsteht gleichzeitig?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    30 mL

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

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül O₃ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 1 freies Elektronenpaar)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    gewinkelt gebautes Molekül

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

    39
    Welche Wechselwirkung zwischen den Molekülen von Hexan ist die stärkste?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Van-der-Waals-Kräfte

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

    40
    Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 3 Kohlenstoffatomen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8 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 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 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. Metall mit Metallbindung
  2. Metall mit Metallbindung
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. Es gibt zwei Elektronen ab
  5. Es gibt drei Elektronen ab
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. Ionenbindung mit Gitter
  8. Ionenbindung mit Gitter
  9. Die Anziehung zwischen Atomrümpfen und frei beweglichen Elektronen
  10. 60 mL
  11. 30 mL
  12. 32 g
  13. gewinkelt gebautes Molekül
  14. gewinkelt gebautes Molekül
  15. Wegen der symmetrischen Gestalt heben sich die Bindungsdipole auf
  16. Van-der-Waals-Kräfte
  17. Van-der-Waals-Kräfte
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. C₃H₄
  20. 6 Wasserstoffatome
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Graphit
  23. Nanotube
  24. Fulleren C₆₀
  25. Um den Faktor 10⁶
  26. Um den Faktor 10⁵
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. Ionensubstanz mit Ionengitter
  29. 2, 8, 6
  30. 25 mL
  31. Wasserstoffbrückenbindung
  32. 20 Wasserstoffatome
  33. Nanotube
  34. Ionensubstanz mit Ionengitter
  35. 2, 8, 4
  36. Es liegt näher am Chloratom, das die größere Elektronegativität hat
  37. 30 mL
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Van-der-Waals-Kräfte
  40. 8 Wasserstoffatome
  41. Zwischen den Schichten wirken nur schwache Van-der-Waals-Kräfte
  42. Um den Faktor 10³