Was lernt man im Chemieunterricht?

Chemie ist für Dich ein neues naturwissenschaftliches Unterrichtsfach. Die Chemie ist die Naturwissenschaft, die die stofflichen Veränderungen untersucht. Diese stofflichen Veränderungen finden bei chemischen Reaktionen statt. Eine chemische Reaktion erfolgt zum Beispiel, wenn du ein Streichholz oder eine Kerze anzündest. Die Chemie erkundet die den chemischen Reaktionen zugrunde liegenden naturwissenschaftlichen Regeln. Mit chemischen Wissen kann man dann zum Teil chemische Reaktionen vorhersagen.

ÜBERBLICK ÜBER DIE THEMEN DER SEITE:

1.) Einführung

2.) Sicherheit beim Experimentieren

3.a) Stoffeigenschaften charakterisieren einen Stoff und erlauben eine Stoffidentifizierung bei unbekannten Stoffen

3b.) Stoffgemische und Stofftrennungen

4.) Veränderungen bei den Stoffeigenschaften kennzeichnen chemische Reaktionen

4a) Die Rolle der Energie bei chemischen Reaktionen

4b) Sauerstoffaffinität

5.) Luftzusammensetzung, Eigenschaften der Luftgase und Luftverschmutzung

6.) Brand und Brandbekämpfung

7.) Herstellung von Metallen aus Metallverbindungen und Redoxreaktion

8) Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion

9a) Chemische Grundgesetze: Massenerhaltung

9b) Chemische Grundgesetze: Reaktion in konstanten Mengen-verhältnissen am Beispiel Knallgasreaktion

DER SUPER LINKTIPP:  Auf dieser Internetseite wird Chemie mit vielen Animationen extrem gut erklärt!!

Die Demonstrationsexperimente in den ersten Chemiestunden haben euch gezeigt, dass von chemischen Stoffen und Reaktionen erhebliche Gefahr ausgehen kann. Deshalb muss man beim Experimentieren einige Sicherheitsregeln einhalten und sich immer genau an die Arbeitsanweisungen des Chemielehrers halten.

Eigenmächtiges Experimentieren kann Unfälle und Verletzungen verursachen und wird deshalb durch Ausschluss bei künftigen Schülerexperimenten unterbunden!

Gefahrenkennzeichnung

Auf Behältern mit gefährlichen Stoffen warnen dich spezielle Gefahrenkennzeichen vor der jeweiligen Gefahr. Diese Kennzeichen, ihre Bedeutung und die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit dem jeweiligen Stoff musst du lernen. 

LINKTIPP: Die neue GHS-Gefahrenkennzeichnung mit Wirkungsbeispiel und Sicherheitshinweis

CMR = cancerogen, mutagen, reproduktionstoxisch. TOST = target organ systemic toxicity

Allein durch die Untersuchung von Stoffen mit unseren Sinnesorganen erhalten wir viele Informationen über die Eigenschaften eines Stoffes: Aussehen (Konsistenz, Farbe, Aggregatzustand bei Raumtemperatur und Normaldruck ...), Geruch, Geschmack, Härte, usw.

Allerdings müssen wir vorsichtig sein, damit unsere Sinnesorgane dabei keinen Schaden nehmen, denn manche Stoffe haben gefährliche Eigenschaften ---> Gefahrstoffe und ihre Kennzeichnung, siehe oben!). Geschmacksproben sind deshalb im Chemieunterricht nicht erlaubt und gerochen wird auf "Chemikerart", d.h. durch zufächeln.

Viele weitere Stoffeigenschaften müssen mit Messgeräten bestimmt werden, z.B. der Schmelz- und Siedepunkt, der pH-Wert, die Dichte ...

Experimentelle Bestimmung des Schmelzpunktes

Wir haben einen Stoff durch Messung seines Schmelzpunktes identifiziert und den Verlauf der Temperatur im Zeit-Temperaturdiagramm besprochen. Dann haben wir die Eigenschaften der drei Aggregatzustände festgestellt und auf das Verhalten von kleinsten Teilchen des Stoffes im jeweiligen Aggregatzustand zurückgeführt. 

• Die Eigenschaften der drei Aggregatzustände (Film "The states of matter").
• Schmelz- und Siedepunkt im Teilchenmodell (ANIMATION)

Sublimation am Beispiel Iod (FILM bei Youtube) und Trockeneis (festes Kohlenstoffdioxid)

Die Aggregatzustände: physikalische Übergänge zwischen festem, flüssigem und gasförmigem Zustand bei ein und dem selben Stoff

Bei chemischen Reaktionen verändern sich die Stoffeigenschaften, da neue Stoffe entstehen. Dagegen ist eine Änderung des Aggregatzustandes (schmelzen, verdampfen, erstarren, sublimieren ...) nur eine vorübergehende Zustandsänderung und somit ein physikalischer Vorgang. Bei Rückkehr zu den Ausgangsbedingungen, z.B. der ursprünglichen Temperatur, zeigt der Stoff wieder die gleichen Stoffeigenschaften und seinen ursprünglichen Aggregatzustand. Die Stoffeigenschaften und der Stoff sind unverändert ----> ES HAT DAHER KEINE CHEMISCHE REAKTION STATTGEFUNDEN!

Beispiele für chemische und physikalische Vorgänge

Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen

50 ml Alkohol und 50 ml Wasser ergeben nur 97 ml Gemisch, während 50 ml Öl und 50 ml Wasser 100 ml Flüssigkeit ergeben. Was ist geschehen?

Ein Modellexperiment mit Erbsen und Senfkörnern hat uns gezeigt, was geschehen sein könnte: die kleineren Senfkörner sind beim mischen in die Hohlräume zwischen den größeren Erbsen gewandert. So ist es wohl auch beim Wasser und Ethanol geschehen. Da sich Wasser und Öl nicht mischt, ist dieser Effekt bei diesem Gemisch nicht zu beobachten.

Film zum Teilchen-Modell

Zur zweifelsfreien Identifikation eines Stoffes braucht man mehr als eine Stoffeigenschaft, man braucht ein Eigenschaftsprofil. Im Unterricht habt ihr durch Untersuchung der Stoffeigenschaften aus mehreren weißen Feststoffen den Gesuchten "White Stuff" identifiziert. 

Alle vier unbekannten Stoffe waren weiß. Durch testen der Eigenschaften wurden nacheinander die nicht gesuchten Stoffe ausgeschlossen. So schmolz ein Stoff gar nicht leicht, sondern erst bei sehr hohen Temperaturen von über 803 °C. Ein anderer Stoff schwamm auf Wasser, was eine Dichte von weniger als 1 g/ml anzeigte ...

Stoffgemische

In der Natur haben wir es selten mit Reinstoffen zu tun. Meist hat man es mit verschiedenartig aufgebauten Gemischen zu tun. Man unterscheidet zwischen homogen (gleichartig) und heterogen (verschiedenartig) aufgebauten Gemischen. Heterogene Gemische erkennt man meist auf den ersten Blick an ihren sichtbar unterschiedlichen Phasen (Bereiche). Homogene Gemische werden oft erst durch Untersuchung ihrer Eigenschaften oder durch erfolgreiche Abtrennung von Bestandteilen erkennbar.

ÜBUNG: Heterogen oder homogen?

Trennung von Stoffgemischen

Für die Stofftrennung gibt es verschiedene Verfahren, die ihr teilweise schon aus dem Alltag kennt.

ÜBUNG: Gemischarten mit Teilchenbildern , ÜBUNG II

ÜBUNG: Heterogen oder homogen?

Eine Übersicht über die vielen anderen, auch im Alltag verwendeten Trennverfahren findet ihr im folgenden Dokument:

Am Beispiel des Reaktionsproduktes der Reaktion von Eisen und Schwefel habt ihr erkannt, dass zwischen einem Gemisch (hier ein heterogenes Gemenge aus Eisen und Schwefel) und der beim Erhitzen entstehenden Eisen-Schwefel-Verbindung Eisensulfid ein deutlicher Unterschied besteht. Eisensulfid hat nämlich völlig andere, neue Eigenschaften, während das Gemisch die Eigenschaften von Eisen und auch die vom Schwefel zeigt. Außerdem konnten wir bei der durch zuführen von Aktivierungsenergie gestarteten Reaktion Energiefreisetzung in Form von Licht und Wärme beobachten. Dies lies sich auch mit einem Streichholz und einer Wunderkerze beobachten.

Chemische Reaktion werden durch eine Reaktionsgleichung beschrieben. Ihr habt das Formulieren einer Reaktionsgleichung in Worten kennen gelernt. Die Stoffe nach der Reaktion, die Produkte, sahen jeweils anders aus als die Ausgangsstoffe, die Edukte. Es sind neue Stoffe entstanden. Bei der Reaktion eines festen Metalles mit Schwefel entsteht also eine Verbindung, ein festes  Metallsulfid (s).

LINKTIPP: Video der Reaktion auf Youtube 

Und hier die Reaktionsgleichung zur Reaktion:

Eisen (s) + Schwefel (s) ---> Eisensulfid (s),

gelesen wird dies "festes Eisen und der Feststoff Schwefel reagieren zu (entspricht dem Pfeil) festem Eisensulfid ". Die Reaktionsgleichung in Worten seht ihr im folgenden Bild zusammen mit einer Darstellung der Teilchen..

Auch Kupfer reagiert mit Schwefel. Das dabei entstehende Reaktionsprodukt Kupfersulfid hat wie beim ersten Beispiel das Eisensulfid ganz andere Eigenschaften als die Ausgangsstoffe (Edukte), z.B. ist es im Gegensatz zum Kupfer spröde, dunkelblau-schwarz und ein schlechter Wärmeleiter.

Eine chemischen Reaktion wird immer begleitet von Energie-Erscheinungen, z.B. Erwärmen bei einer exothermen Reaktion, oder seltener durch Abkühlen bei einer endothermen Reaktion, begleitet. Energieabgabe bei einer exothermen Reaktion kann auch durch glühen, leuchten, oder durch einen Knall erfolgen. Die stofflichen Eigenschaften des Ausgangsmaterials "verschwinden", da neue Stoffe mit neuen Eigenschaften entstehen. 

Eine chemische Reaktion wird mit Hilfe einer Reaktionsgleichung dargestellt. Auf beiden Seiten des Reaktionspfeils kommen die kleinsten Teilchen in jeweils gleicher Anzahl vor, denn Masse lässt sich nicht vernichten oder erschaffen. Allerdings sind die Teilchen oft mit anderen Teilchen verbunden, oder nun von anderen Teilchen getrennt.

Ein Katalysator erniedrigt die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion indem er einen alternativen Reaktionsweg von den Edukten (Ausgangsstoffe) zu den Produkten ermöglicht. Die Edukte und Produkte bleiben die gleichen. Ein Katalysator wird nicht bei der Reaktion verbraucht. Er kann immer wieder an der Reaktion teilnehmen.

Mehr zu chemischen Reaktionen und ihren Merkmalen erfährst Du auch auf der Seite 60 und 61 in Deinem Buch und unter https://www.chemie-schule.de/Anorganische_Chemie/Kennzeichen_einer_chemischen_Reaktion.php

Für die Heftigkeit der Reaktion von Metallen mit Sauerstoff spielt der Zerteilungsgrad (die Größe / Feinheit der Partikel) und die Sauerstoffaffinität des Metalls eine Rolle. Das unterschiedlich starke Bestreben sich mit Sauerstoff zu verbinden bezeichnet man als SAUERSTOFFAFFINITÄT eines Elementes. Je unedler ein Metall, desto heftiger die Reaktion mit Sauerstoff und umso größer ist folglich seine Sauerstoffaffinität.

Dies ist auch gut im nachfolgenden Film zu erkennen. Je heftiger die Reaktion und je heller das Licht, desto größer ist die freiwerdende Energie und desto größer ist auch die Sauerstoffaffinität des Metalls.

WASSERSTOFF 

Reiner Wasserstoff verbrennt heftig durch Reaktion mit der Umgebungsluft. Man hört einen dumpfen Knall und sieht einen gelben Feuerball. 

Eigenschaften von Wasserstoff

- ungiftig und nicht reizend
- sehr schlechte Wasserlöslichkeit
- geruchlos

- farblos
- geschmacksneutral
- unsichtbar, fast unsichtbare Flamme
- flüchtig, leichter als Luft (Wasserstoff ist 15mal leichter als     Luft)

- entweicht durch kleinste Öffnungen

- bildet mit Luft und Sauerstoff explosive Gemische, siehe     unten

Gemische aus Wasserstoff und Sauerstoff bezeichnet man als KNALLGAS. Durch zuführen von Aktivierungsenergie, z.B. durch einen Zündfunken, reagieren sie sehr heftig mit Lichtblitz und lautem Knall zum Oxid des Wasserstoffs, dem Wasser (H20).  

Nachweis: Wasserstoff lässt sich durch den typisch-pfeifenden Ton bei der Knallgasprobe (Film und erklärender Text) nachweisen. 

Arbeitsauftrag:

Schau Dir die folgenden Filme über die Nachweise von Wasserstoff, Sauerstoff ... an. Recherchiere weitere Informationen zu den Eigenschaften dieser Gasen im Internet oder im Chemiebuch. Erstelle dann in Deinem Chemie-Hefter für Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Stickstoff jeweils einen Eigenschafts-Steckbrief, so wie es für Wasserstoff exemplarisch auf der Internetseite dargestellt ist.

Eine Eigenschaft des Sauerstoffs ist sehr typisch: er ist brandfördernd. Dies nutzt man beim spezifischen Nachweis mit der Glimmspanprobe (Film).

Auch für Kohlenstoffdioxid gibt es einen typische, sehr spezifische Nachweisreaktion, die Kalkwasserprobe. Bei Kontakt mit Kohlenstoffdioxid färbt sich klares Kalkwasser milchig-trüb weiß.

Kohlenstoffdioxid darf auf keinen Fall mit dem Kohlenstoffmonoxid  (CO) verwechselt werden. Diese andere Sauerstoffverbindung des Kohlenstoffes  hat ganz andere Eigenschaften. Mehr dazu erfahrt ihr hier .

Das Gas Stickstoff - große Überraschung !!! - wirkt erstickend. Er ist "leichter" als Luft (geringere Dichte), nicht brennbar, und geruch- , geschmack-, und farblos.

Mit mehreren kleinen Experimenten lassen sich die chemischen Eigenschaften der verschiedenen Luftgase ermitteln. Die Zusammensetzung der Luft, die ein homogenes Gasgemisch ist, kann man mit einem länger dauernden Experiment untersuchen. Dazu wird nasse Eisenwolle in verschiedenen Gasen aufbewahrt: Sauerstoff, Luft und Stickstoff (von links nach rechts in den folgenden Bildern).

Durchführung:

Fettfreie Eisenwolle wird angefeuchtet und in ein Reagenzglas getan. Dieses wird mit Wasser gefüllt, mit dem Daumen verschlossen und aufrecht mit der Öffnung nach unten unter die Wasseroberfläche gebracht. Jetzt kann man das zu untersuchende Gas einfüllen (siehe Bild). Das Wasser blubbert dabei heraus, da es vom Gas verdrängt wird. Die auf dem Kopf stehenden, mit den Testgasen und nasser Eisenwolle befüllten Reagenzgläser bleiben so mehrere Tage stehen. Das Experiment wird regelmäßig in Augenschein genommen und fotografiert.

Beobachtung

Die folgenden Bilder zeigen das Experiment nach verschieden langer Wartezeit. Links: reiner Sauerstoff,  Mitte: Luft,   Rechts: reiner Stickstoff.

Den Sauerstoffgehalt der Luft kann man auch in einem Hausexperiment bestimmen. Dazu "sperrt" man ein festes Volumen Luft mit einer brennenden Kerze ein.

Was dann geschieht zeigt das folgende Video, das einer meiner Schüler während der Corona-bedingten Schulschließung zu Hause gedreht hat. Er hat der Veröffentlichung seines sehr professionell gedrehten und geschnittenen Films bei Youtube zugestimmt - VIELEN DANK!

Um die Luftgase, die wir im Chemieunterricht gerne verwenden, in die Druckgasflaschen zu bekommen benutzt man das Luftverflüssigungsverfahren von Carl von LINDE. .

Hier ein nettes Video zum Thema "Grill anzünden auf Chemiker-Art" mit flüssigen Sauerstoff (  -183°C kalt !!! ).Die brandfördernde Wirkung von Sauerstoff wird klar, oder  ;-)  ?

Das Verhalten von Stoffen bei tiefkalten Temperaturen, flüssiger Stickstoff ist -196°C kalt, wird sehr schön im Video Bananenhammer gezeigt.

• Mehr amüsante, sehr sehenswerte Experimente mit verflüssigten Gasen gibt es hier.   
• Eine Zusammenfassung der Eigenschaften und Nutzung von Stickstoff gibt es bei Wikipedia.

Umweltgefahren durch Spurengase und Luftverschmutzung

Spurengase nennt man Gase, die in der Luft mit nur kleinen Volumenanteil enthalten sind.

Saurer Regen entsteht durch den Schwefelgehalt fossiler Brennstoffe, z.B. Erdöl und Kohle. Bei Verbrennung von Schwefel in Sauerstoff oder Luft entsteht als Produkt das Gas Schwefeldioxid. Dieses reagiert mit Wasser zu Schwefliger Säure, wie in den folgenden Bildern und im Film der Farbumschlag des pH-Indikators von grün nach gelb zeigt.

Wie die unten folgenden Bilder zeigen, reagieren Pflanzen sehr empfindlich auf die Einwirkung der Säure (jeweils rechts im Bild, zur Vergrößerung bitte auf die Bilder klicken). Hier wurde der Schwefel in einer Glasglocke verbrannt, in der sich Gartenkresse (das ist die grüne Pflanze) befindet und dann in der jetzt Schwefeldioxid-haltigen Atmosphäre mit einer Sprühflasche Regen simuliert.

Im Kontrollexperiment (links) wurde bis auf das Verbrennen des Schwefels alles gleichartig gemacht.

Weitere Umweltprobleme durch vom Menschen freigesetzte Spurengase:

1. Ozonloch durch die Verbindungsgruppe der FCKW: (Fluorchlorkohlenwasserstoffe), welche früher als Kältemittel in Kühlschränken und Treibmittel in Spraydosen zum Einsatz kamen. Das Ozon wirkt in unserer Atmosphäre als Schutzschirm vor energiereicher UV-Strahlung der Sonne.
2. Treibhauseffekt durch Kohlenstoffdioxid, welches von der Sonne kommende kurzwelligere Strahlung durch die Atmosphäre lässt, aber für die langwelligere Rückstrahlung von der Erdoberfläche undurchlässig ist. Zuviel Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre bewirkt eine kritische Erwärmung der Erdatmosphäre.

Ein Feuer braucht drei Faktoren: brennbaren Stoff, Energie / Hitze (für die Erzeugung der brennbaren Gase und als Aktivierungsenergie) und Sauerstoff (als Reaktionspartner beim Verbrennungsprozess). Folglich kann man es schon durch Entziehen EINES einzigen dieser drei Faktoren löschen. 

Die meisten Verfahren zum Feuerlöschen beruhen auf kühlen, wie z.B. das Löschen mittels Wasser. Andere ersticken das Feuer (Kohlenstoffdioxid-Löscher) und / oder entziehen ihm den Brennstoff (Sand auf Öl- / Benzinbrand).

Wie kann man Metalle aus Metalloxiden (Metallerzen) herstellen?

Hierzu wird die Verbrennung der unedlen Metalle umgekehrt. Man muss dem Metall der Metallverbindung den Sauerstoff "wegnehmen". Deshalb wird eine Reaktion mit einem Reaktionspartner durchgeführt der eine größere Sauerstoffaffinität als das Metall der Metallverbindung hat. Dies kann bei Kupfer und Eisen u.a. Magnesium, Aluminium, Wasserstoff und Kohlenstoff sein. Kohlenstoff und Wasserstoff haben den verfahrenstechnischen Vorteil, dass ihre Oxide gasförmige Stoffe sind und deshalb bei der Reaktion entweichen. Eine aufwendige Stofftrennung der Produkte entfällt dadurch.

Wir behandeln folgende Reaktionen im Unterricht:

• Kupfergewinnung aus Kupferoxid + Kohlenstoff  , Buch S. 110

• Eisen aus Eisenoxid + Kohlenstoff (Hochofenprozess und Stahlherstellung, s. BUCH S. 114 ff). Hier kannst Du Dir die Eisenherstellung früher und die heutige Eisen- und Stahlherstellung im Hochofen bzw. Konverter in Filmen ansehen.

•  Eisen aus Eisenoxid + Aluminium (Thermitreaktion / Aluminothermisches Verfahren). Sieh dir doch den Youtube-Film hierzu an! 

   

Eisenerzeugung im Thermitverfahren

Eisenoxid und Aluminium wurden gemischt, Dann wurde mit einer Wunderkerze Aktivierungsenergie zugeführt. Aufgrund seiner höheren Sauerstoffaffinität (Sauerstoffverbindungsfähigkeit) nimmt Aluminium dem Eisen der Verbindung Eisenoxid den Sauerstoff weg.

Das Eisen der Verbindung Eisenoxid wird bei dieser  Redoxreaktion  reduziert, das Aluminium wird oxidiert. Die Reaktion ist stark exotherm: Licht und Wärme werden an die Umgebung abgegeben.

Eisenoxid (s) + Aluminium (s) ----> Aluminiumoxid (s) +  Eisen (s)

Die zuletzt zur Metallherstellung benutzten Reaktionen sind auch gute Beispiele für Reduktions-Oxidations-Reaktionen, die RedOx-Reaktionen. Bei Redoxreaktion sind Oxidation und Reduktion miteinander gekoppelt und finden parallel statt, siehe Beispiele der folgenden Tafelbilder.

Wie verhält sich die Masse der Stoffe bei chemischen Reaktionen? Um diese Frage zu beantworten betrachten wir ein paar chemische Reaktionen und messen die Masse vor und nach, und wenn möglich sogar während der chemischen Reaktion.

Ja was denn nun?

Drei Experimente und drei unterschiedliche Ergebnisse. Die Masse macht, was sie will ??!! Natürlich nicht!

Zwei der Experimente wurden nicht fachgerecht durchgeführt. Wenn man die Masse kontrollieren will, muss man Verluste oder Hinzukommen von Masse (in Form eines Stoffes) verhindern. man muss in einem geschlossenen System arbeiten.

Beim ersten Versuch nimmt Sauerstoff aus der Atmosphäre an der Reaktion teil, aus dem Ausgangsstoff Eisen Fe wird das Produkt Eisenoxid Fe2O3, eine Verbindung. Diese ist deutlich schwerer als das Eisen Fe allein, sie enthält ja zusätzlich noch die Sauerstoffteilchen (O).

Beim zweiten Experiment dürfen die gasförmigen Verbrennungsprodukte einfach entweichen. Natürlich wird dann die Waage immer weniger anzeigen, denn es bleibt ja immer weniger Kerzenwachs übrig!

Nur beim dritten Experiment kann nichts entweichen oder dazu kommen. Durch das Erhitzen startet eine chemische Reaktion, erkennbar an der Energiefreisetzung und der Veränderung der Stoffeigenschaften der Streichholzköpfe. Die Masse ist vor und nach der chemischen Reaktion identisch. Nur dieses letzte Experiment gibt das Verhalten der Masse bei chemischen Reaktionen richtig wieder!!

Die Masse bleibt bei chemischen Reaktionen gleich, d.h. die

Masse der Edukte (Ausgangsstoffe) = Masse der Produkte. 

Die Teilchen der Stoffe werden bei einer chemischen Reaktion nur anders gruppiert. Zum Beispiel sind in Kohle Kohlenstoffteilchen (C)zusammen. Bei der Verbrennung verbinden sich jeweils ein Kohlenstoffteilchen und zwei Sauerstoffteilchen (O) zur Verbindung Kohlenstoffdioxid CO2, die aus einem Kohlenstoffteilchen und zwei Sauerstoffteilchen besteht.

Die Formel für WASSER, einer Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff

Gemische aus Wasserstoff und Sauerstoff bezeichnet man als KNALLGAS. Durch zuführen von Aktivierungsenergie, z.B. durch einen Zündfunken, reagieren sie sehr heftig mit Lichtblitz und lautem Knall zum Oxid des Wasserstoffs, dem Wasser.

Was passiert eigentlich, wenn man unterschiedliche Mengen der Gase Wasserstoff und Sauerstoff mischt, also die beiden Gase in unterschiedlichen Volumenverhältnissen zur Reaktion bringt?

Entstehen dann möglicherweise andere Verbindungen (z.B. HO, H2O, H30, HO2), oder bleibt ein Teil der Edukte (Wasserstoff oder Sauerstoff) übrig?

Versuch 1 mit gleichen Mengen beider Gase:

3 ml Wasserstoff und 3 ml Sauerstoff; Restgas nach Reaktion 1,5 ml

Versuch 2 mit doppelt so viel Wasserstoff wie Sauerstoff:

4 ml Wasserstoff und 2 ml Sauerstoff; Restgas nach Reaktion 0 ml

Versuch 3 mit viel Sauerstoff:

2 ml Wasserstoff und 4 ml Sauerstoff; Restgas nach Reaktion 3 ml

Die Experimente zeigen, dass nichts übrig bleibt, wenn man doppelt so viel Wasserstoff wie Sauerstoff nimmt. Es entsteht immer Wasser mit der Formel H2O. Weicht man vom idealen Wasserstoff : Sauerstoff-Verhältnis von 2:1 ab, dann bleibt der im Überschuss zum Verhältnis 2 : 1 befindliche Ausgangsstoff übrig.

Überschüssiger Wasserstoff könnte man durch den typisch-pfeiffenden Ton bei einer Knallgasprobe nachweisen, überschüssigen Sauerstoff durch die Glimmspanprobe.

Ihr ahnt natürlich, dass das übrig gebliebene Gas Sauerstoff ist. Tatsächlich zeigte dies die hier bei Versuch Nr. 1  und 3 durchgeführte Glimmspanprobe. Verändert man das Verhältnis der Ausgangsstoffe in Richtung Wasserstoffüberschuss (z.B. 5 ml Wasserstoff und 1 ml Sauerstoff), so bleibt Wasserstoff als Restgas übrig. Eventuell reagiert es aber auch gar nicht mehr, wenn der explosive Gemischverhältnisbereich verlassen wurde.

Im folgenden Film sieht man ab ca 3:20 min die Zerlegung von Wasser durch elektrischen Gleichstrom (Elektrolyse) in die Elemente. Dabei entstehen zwei Gase. An der negativen Elektrode entsteht doppelt so viel Gas wie an der positiv geladenen Elektrode.

Die durchgeführten Nachweisreaktionen zeigen: An der negativ geladenen Elektrode entstand Wasserstoff, an der positiv geladenen Elektrode dagegen Sauerstoff.

Das Experiment zeigt eindeutig, das Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht und das diese beiden Elemente in der Verbindung Wasser im Verhältnis zwei zu eins miteinander verbunden sind ===> Deshalb lautet die Formel für Wasser H2O.

Hier gibt es ein PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE zum ausdrucken.

Die Namen der ersten 20 Elemente und ihre Symbole musst Du für den Chemieunterricht auswendig können! Ein Trick zum merken sind die  folgenden, möglichst komischen Merksätze:

Merksprüche für das Periodensystem der Elemente (Periode = Zeile):

2. Periode: Liebe       Berta,    Bitte    Comm      Nicht        Ohne   Frische Negerküsse.

3. Periode: Natascha M(a)g    Alois.   Sie           Putzt       Seine   Clobigen Arbeitsschuhe.

4. Periode: Kann       Carl       Ganze   Geschichten A(u)s Seiner Bratsche Kratzen?

Ein Spruch aus einer anderen KSF-Klasse: Karsten Caute (kaute) Ganz Genüsslich (und) Aß (As) Seine Braune Kröte