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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

Natriumchlorid leitet als Kristall nicht, als Schmelze schon. Warum?
Schritt für Schritt
  1. Leitung braucht bewegliche Ionen.
  2. Im Gitter sind sie festgehalten.
  3. In der Schmelze können sie wandern.
  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

AchtungSalzlösungen leiten durch freie Elektronen

So nicht
In der Salzlösung wandern Elektronen von Pol zu Pol.
So richtig
Ionen wandern: Kationen zum Minuspol, Anionen zum Pluspol.

Zeichne Draht, Elektroden und Lösung. Markiere, wo Elektronen und wo Ionen den Strom tragen.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Lithiumchlorid 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
    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 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
    Bestimme: Wie viele Elektronen fasst die zweite Schale im Bohrschen Atommodell höchstens?
    So fängst du an:
    Die Höchstzahl in der n-ten Schale ist 2n².
    Lösung zeigen
    1. Die Höchstzahl in der n-ten Schale ist 2n².
    2. Für n = 2 gilt 2 · 2².
    3. Das sind 8 Elektronen.
    Ergebnis:
    8 Elektronen
  2. ●5
    Wie verteilen sich die 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 Aluminiumatom (Ordnungszahl 13) ein Aluminiumion, und welche Ladung hat es?
    Lösung zeigen
    1. Aluminium hat drei Außenelektronen.
    2. Durch Abgabe bleibt die volle zweite Schale übrig.
    3. Drei Elektronen weniger: Al³⁺.
    Ergebnis:
    Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺

3Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

MerkenElektronegativität und Bindung

Die Elektronegativität misst den Zug auf Bindungselektronen.

Unter ΔEN 0,4 ist die Bindung unpolar.

BeispielElektronegativität und Bindungsarten

Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung H–Cl (EN: H 2,2; Cl 3,0)?
Schritt für Schritt
  1. ΔEN = EN(Cl) − EN(H).
  2. ΔEN = 3,0 − 2,2.
  3. ΔEN = 0,8: polare Elektronenpaarbindung.
  1. ΔEN = EN(Cl) − EN(H).
  2. ΔEN = 3,0 − 2,2.
  3. ΔEN = 0,8: polare Elektronenpaarbindung.
Ergebnis:
0,8

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–Br (EN: H 2,2; Br 2,8)?
    So fängst du an:
    ΔEN = EN(Br) − EN(H).
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(Br) − EN(H).
    2. ΔEN = 2,8 − 2,2.
    3. ΔEN = 0,6
    Ergebnis:
    0,6
  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
    Welche Bindungsart ist zwischen Calcium (EN 1,0) und Fluor (EN 4,0) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 3,0.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: Ionenbindung mit Gitter.
    Ergebnis:
    Ionenbindung mit Gitter

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 5 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. 5 mL · 2 = 10 mL
  1. 2 H₂O → 2 H₂ + O₂.
  2. Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.
  3. 5 mL · 2 = 10 mL
Ergebnis:
10 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 50 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. 50 mL : 2 = 25 mL
    Ergebnis:
    25 mL
  2. ●11
    Ein Gas aus der Elektrolyse lässt einen glimmenden Holzspan hell aufleuchten. Um welches Gas handelt es sich, und an welchem Pol entsteht es?
    Lösung zeigen
    1. Der glimmende Span ist der Nachweis für Sauerstoff.
    2. Sauerstoff entsteht bei der Oxidation.
    3. Die Oxidation läuft am Pluspol ab.
    Ergebnis:
    Sauerstoff, am Pluspol
  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

Ist das Kohlenstoffdioxidmolekül (O=C=O) ein Dipol? Die C=O-Bindungen sind polar.
Schritt für Schritt
  1. Die Dipole zeigen von C zu beiden O-Atomen.
  2. Sie sind gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Summe ist Null: unpolar.
  1. Die Dipole zeigen von C zu beiden O-Atomen.
  2. Sie sind gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Summe ist Null: unpolar.
Ergebnis:
Nein, die Bindungsdipole heben sich wegen der linearen Gestalt auf

AchtungPolare Bindungen machen jedes Molekül polar

So nicht
Kohlenstoffdioxid hat polare Bindungen, also ist es ein Dipol.
So richtig
Das lineare Molekül hat zwei gleiche Dipole in entgegengesetzter Richtung. Sie heben sich auf.

Zeichne die Bindungsdipole als Pfeile. Addiere sie: Heben sie sich auf, ist das Molekül unpolar.

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 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 zwischen den Molekülen von Stickstoff 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 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 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
  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 Ethan?
Schritt für Schritt
  1. Ethan ist ein Alkan mit 2 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 6.
  3. Also C₂H₆.
  1. Ethan ist ein Alkan mit 2 Kohlenstoffatomen.
  2. Wasserstoffatome: 6.
  3. Also C₂H₆.
Ergebnis:
C₂H₆

AchtungSummenformel der Kohlenwasserstoffe falsch abgeleitet

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Welche Summenformel hat Propan?
    So fängst du an:
    Propan ist ein Alkan mit 3 Kohlenstoffatomen.
    Lösung zeigen
    1. Propan ist ein Alkan mit 3 Kohlenstoffatomen.
    2. Wasserstoffatome: 8.
    3. Also C₃H₈.
    Ergebnis:
    C₃H₈
  2. ●20
    Welche Gestalt und welchen Winkel zeigt Ethen (C₂H₄) um jedes Kohlenstoffatom?
    Lösung zeigen
    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
  3. ★21
    Wie unterscheiden sich n-Butan und Methylpropan?
    Lösung zeigen
    1. Beide haben die Formel C₄H₁₀.
    2. Bei Butan ist die Kette gerade, bei Methylpropan verzweigt.
    3. Das sind Isomere mit verschiedenen Eigenschaften.
    Ergebnis:
    Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften

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

MerkenKohlenstoffmodifikationen

Diamant ist ein hartes Atomgitter, isolierend.

Graphit hat weiche, leitende Schichten aus Sechsringen. Fullerene sind Hohlkugeln, Nanotubes Röhren.

BeispielModifikationen des Kohlenstoffs

Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff besteht aus aufgerollten Graphenschichten in Röhrenform?
Schritt für Schritt
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
  1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
  2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
  3. Die Beschreibung passt zu Nanotube.
Ergebnis:
Nanotube

AchtungUnterschiedliche Modifikationen sollen unterschiedliche Atome haben

So nicht
Diamant und Graphit bestehen aus verschiedenen Atomen.
So richtig
Beide bestehen nur aus Kohlenstoffatomen. Die Anordnung und die Bindungen unterscheiden sich.

Beschreibe, was beim Verbrennen beider Stoffe entsteht. Beschreibe dann die Anordnung der Atome in beiden.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Modifikation des Kohlenstoffs passt zu dieser Beschreibung: Der Stoff dient als Elektrode und als Schmierstoff?
    So fängst du an:
    Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    Lösung zeigen
    1. Alle Modifikationen bestehen aus Kohlenstoff.
    2. Unterschieden werden sie durch den Bau.
    3. Die Beschreibung passt zu Graphit.
    Ergebnis:
    Graphit
  2. ●23
    Warum leitet Graphit den Strom, Diamant aber nicht?
    Lösung zeigen
    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
  3. ★24
    Wie ist ein C₆₀-Fulleren aufgebaut?
    Lösung zeigen
    1. C₆₀ ist ein Molekül mit 60 Atomen.
    2. Die Atome bilden Fünf- und Sechsringe.
    3. Zusammen ergibt das eine Hohlkugel.
    Ergebnis:
    Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen

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

MerkenNanomaterialien

Nanomaterialien haben Strukturen von 1 bis 100 Nanometern.

Ihre Oberfläche ist im Verhältnis zur Masse riesig, darum zeigen sie neue Eigenschaften. Nutzen und Risiko werden gegeneinander abgewogen.

BeispielNanomaterialien (Leistungskurs)

Was versteht man unter einem Nanomaterial?
Schritt für Schritt
  1. Nano heißt ein Milliardstel.
  2. Nanomaterialien liegen zwischen 1 und 100 Nanometern.
  3. Es zählt die Größe der Struktur.
  1. Nano heißt ein Milliardstel.
  2. Nanomaterialien liegen zwischen 1 und 100 Nanometern.
  3. Es zählt die Größe der Struktur.
Ergebnis:
Ein Material mit Strukturen von etwa 1 bis 100 Nanometern

AchtungNano heißt nur künstlich oder nur ein einzelnes Atom

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    Nanotubes sind zugfester als Stahl. Warum?
    So fängst du an:
    Jede Wand ist eine aufgerollte Graphenschicht.
    Lösung zeigen
    1. Jede Wand ist eine aufgerollte Graphenschicht.
    2. Die Atome sind durch Elektronenpaarbindungen verbunden.
    3. Die Wand hat keine Lücken.
    Ergebnis:
    Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden
  2. ●26
    Ein Würfel mit 1 cm Kantenlänge wird vollständig in Würfel mit 10 µm Kantenlänge zerteilt. Um welchen Faktor wächst die gesamte Oberfläche?
    Lösung zeigen
    1. Faktor der Kantenlängen: 1 cm : 10 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 Kohlenstoff (EN 2,5) und Sauerstoff (EN 3,5) zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = 1,0.
    2. Grenzen: unter 0,4 unpolar, bis 1,7 polar, darüber ionisch.
    3. Also: polare Elektronenpaarbindung.
    Ergebnis:
    polare Elektronenpaarbindung
  2. ●29
    Wie verteilen sich die 17 Elektronen von Chlor (Ordnungszahl 17) auf die Schalen?
    Lösung zeigen
    1. Erste Schale 2, zweite Schale 8, dritte Schale bis 8.
    2. Rest nach innen aufgefüllt: 17 Elektronen verteilt.
    3. Verteilung 2, 8, 7.
    Ergebnis:
    2, 8, 7
  3. ●30
    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
  4. ●31
    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
  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
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung Ca–F (EN: Ca 1,0; F 4,0)?
    Lösung zeigen
    1. ΔEN = EN(F) − EN(Ca).
    2. ΔEN = 4,0 − 1,0.
    3. ΔEN = 3,0
    Ergebnis:
    3,0

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
    Magnesium 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 entsteht aus einem Magnesiumatom das Ion Mg²⁺?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es gibt zwei Elektronen ab

  3. Ich bestimme mit der Elektronegativität die Bindungsart.

    36
    Bestimme: Wie groß ist ΔEN für die Bindung C–H (EN: C 2,5; H 2,2)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,3

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

    37
    Warum ist Wasser eine Verbindung und kein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Elemente sind chemisch gebunden und nur durch eine Reaktion trennbar

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

    38
    Welche Gestalt hat das Molekül SCl₂ (am Zentralatom: 2 bindende Bereiche und 2 freie Elektronenpaare)?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    gewinkelt gebautes Molekül

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

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

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

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

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

    41
    Warum leitet Graphit den Strom, Diamant aber nicht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich

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

    42
    Warum ist ein Nanomaterial nicht automatisch unbedenklich?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Seine winzigen Teilchen können in Körper und Umwelt gelangen, Folgen sind oft noch nicht erforscht

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. Metall mit Metallbindung
  3. Im Metall gleiten Schichten, im Ionengitter stoßen gleichnamige Ionen aufeinander
  4. 8 Elektronen
  5. 2, 8, 4
  6. Es gibt drei Elektronen ab: Al³⁺
  7. 0,6
  8. 0,3
  9. Ionenbindung mit Gitter
  10. 25 mL
  11. Sauerstoff, am Pluspol
  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. Wasserstoffbrückenbindung
  18. Im Eis bilden Wasserstoffbrücken ein weites Gitter, es ist weniger dicht
  19. C₃H₈
  20. eben (trigonal planar), etwa 120 Grad
  21. Gleiche Summenformel C₄H₁₀, andere Anordnung der Atome und andere Eigenschaften
  22. Graphit
  23. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich
  24. Als Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen in Fünf- und Sechsringen
  25. Die Kohlenstoffatome sind in einer lückenlosen Sechsringwand durch feste Bindungen verbunden
  26. Um den Faktor 10³
  27. Sie wächst auf das Tausendfache
  28. polare Elektronenpaarbindung
  29. 2, 8, 7
  30. Van-der-Waals-Kräfte
  31. 6 Wasserstoffatome
  32. Graphit
  33. 3,0
  34. Metall mit Metallbindung
  35. Es gibt zwei Elektronen ab
  36. 0,3
  37. Die Elemente sind chemisch gebunden und nur durch eine Reaktion trennbar
  38. gewinkelt gebautes Molekül
  39. Van-der-Waals-Kräfte
  40. eben (trigonal planar), etwa 120 Grad
  41. In Graphit sind Elektronen zwischen den Schichten beweglich
  42. Seine winzigen Teilchen können in Körper und Umwelt gelangen, Folgen sind oft noch nicht erforscht