Liebe G9e-ler! Die Inhalte aus der Jahrgangsstufe 8 findet ihr im Archiv.

ÜBERBLICK ÜBER DIE THEMEN DER SEITE:

1. Ionenverbindungen und ihre Eigenschaften
2. Elektronenpaarbindungen halten die Atome in Molekülen zusammen
3. Ungewöhnliche Eigenschaften von Wasser
4. Säuren und Laugen
   

TERMIN DER NÄCHSTEN LERNKONTROLLE:   16. Mai 2013

Eigenschaften von Ionenverbindungen

Die Eigenschaften von Ionenverbindungen steht in direkten Zusammenhang mit ihren Aufbau aus Ionen. Dies verdeutlicht sich in verschiedenen Experimenten und Modellversuchen:

Link zu meinen im Unterricht verwendeten Materialien für die Erarbeitung und das Verstehen der typischen Eigenschaften von Ionenverbindungen.

Die folgenden Animationen erklären die im Unterricht beobachteten Eigenschaften der Ionenverbindungen (Salze), die typisch für die Ionenbindung sind.

 Die folgende Animation erklärt die Elektrolyse von Kupferchlorid.

Traubenzucker und reines Wasser leiten den elektrischen Strom nicht. Sie bestehen offenbar nicht aus Ionen. Was hält dann die 24 Atome im Zucker- und die drei Atome im Wasserteilchen zusammen?

Es sind so genannte Elektronenpaarbindungen. Bei ihrer Bildung steuern beide Bindungspartner jeweils ein bisher ungepaartes Elektron zu einem gemeinsamen bindenden Elektronenpaar bei. Bei der Darstellung von Atomen und Bildung der Moleküle nutzt man die Lewisschreibweise der Atome. Die durch Elektronenpaarbindungen (auch Atombindungen genannt) zusammen gehaltenen Teilchen einer Verbindung nennt man Moleküle. Durch die Bildung der gemeinsamen Elektronenpaare erreichen beide Bindungspartner die energetisch vorteilhafte Edelgaskonfiguration ihrer Elektronenhülle.

Im Unterricht haben wir mit wenigen Regeln mittels Atomsymbolen und Streichhölzern Moleküle "gebastelt".

Regel 1: Alle Atome müssen eigene Valenzelektronen entsprechend ihrer Stellung im Periodensystem haben.

Regel 2: Alle Atome im Molekül erreichen die Edelgaskonfiguration (Oktettregel), d.h. sie kommem mit ihren eigenen und den Bindungselektronen auf 8 oder wie Helium auf 2 Außenelektronen in der äußersten bzw. ersten Elektronenschale.

Regel 3: Die Gesamtzahl der Elektronen im Molekül entspricht der Summe der Elektronen aller Atome des Moleküls.

Ungewöhnliche Eigenschaften von Wasser und ihr chemischer Hintergrund

Zwischen Atomen mit gleichartiger Elektronegativität sind die bindenden Elektronenpaare gleich verteilt, z.B. im Wasserstoff H2, im Sauerstoff O2 etc.... Es liegt eine unpolare Atombindung vor. Bei ungleichen Bindungspartnern wird das bindende Elektronenpaar durch den elektronegativeren Bindungspartner stärker angezogen und etwas in seine Richtung gerückt. Es liegt ein polare Atombindung vor. Im Molekül hat der elektronegativere Partner eine partiell negative Teilladung und der schwächere Partner eine partell positive Teilladung. Bei gewinkelten Molekülen wie dem Wasserteilchen entsteht dadurch ein Dipol, da in ihnen die Ladungsschwerpunkte nicht übereinander liegen. Dies ist die Grundlage der erstaunlichen Eigenschaften von Wasser, siehe Buch S. 189,  S.192 und S.194.

Videos hierzu:

Polare Atombindung und Dipol-Entstehung 

Oberflächenspannung

Wasser und Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen

TERMIN DER LERNKONTROLLE: 22. November 2012 

Vorbereitungszettel für die Lernkontrolle:

Doch woran erkennt ein Indikator eine Säure? Auffälligerweise enthalten alle Säuren mindestens ein Wasserstoffatom, das über eine polare Atombindung an ein anderes Atom gebunden ist. Leitfähigkeitsexperimente mit Zitronensäure und HCl haben uns gezeigt, dass erst beim Kontakt von Säure mit Wasser durch eine chemische Reaktionen des Säuremoleküls mit dem Wasser Ionen und eine saure Lösung (pH < 7) entstehen.Die Ionenbildung wurde durch das Auftreten von elektrischer Leitfähigkeit erst nach dem Lösen der Säure in Wasser erkennbar (geschmolzene Zitronensäure leitet den elektrischen Strom nicht!).

HCl-Springbrunnenversuch-Video bei Youtube

Die Dissoziation von HCl-Molekülen

Die Herstellung von Chlorwasserstoffgas (HCl-Gas) mit der Chlorknallgasreaktion zeigt ein Video (klick auf diesen Link oder das Foto). In der Spritze befinden sich 5 ml Wasserstoff- und 5 ml Chlorgas. Eine mit Piezozünder erzeugte Hochspannung wird in die Spritze geleitet und erzeugt darin einen Zündfunken.

Besondere Eigenschaften einiger Säuren

In Gruppenarbeit wurden Steckbriefe verschiedener Säuren erarbeitet und diese den Mitschülern vorgestellt.  Link zu Plakaten mit den wichtigsten Säuren im geschlossenen Bereich.

Besondere Eigenschaften häufig verwendeter Säuren, z.B. die hohe Wärmefreisetzung bei der Verdünnung von Schwefelsäure und ihre stark hygroskopische (wasseraufnehmende) Eigenschaft, wurden im Unterricht gezeigt oder explizit besprochen.

LINKTIPP: Thema Säuren auf Seilnacht´s Internetseiten

Säuren interaktiv bei Chemiekiste (dritte Position von oben "Lauge, Säuren und Salze" anklicken)

Goldprüfung mit Königswasser

Gold wird in Aqua Regia (Königswasser) aufgelöst

Goldprüfung mit unterschiedlich konzentriertem Königswasser (reines Gold entspricht 24 Karat). Königswasser ist eine Mischung aus 2/3 konzentrierter Salzsäure und 1/3 konzentrierter Salpetersäure.

Der Ammoniakspringbrunnen: Ammoniakgas reagiert mit Wasser zu einer Lauge

Wir haben im Unterricht gesehen, dass sich Ammoniakgas NH3 (g) sehr gut in Wasser löst. Dabei zeigte uns der dem Wasser zugefügte Indikator, dass im Gegensatz zum HCl-Springbrunnen diesmal eine alkalische Lösung entstanden ist  (Experiment im Film anschauen). Die Hydroxidionen können nur durch Protonenübertragung von einem Wassermolekül auf das Ammoniakmolekül entstanden sein.

NH3 + H20 ---> NH4+    +   OH- 

Auch beim Lösen von NaOH, LiOH, Mg(OH)2 und anderen Hydroxiden in Wasser lässt sich eine Blaufärbung des Indikators Bromthymolblau beobachten. Es ist eine alkalische Lösung, eine Lauge, entstanden. Da alle Metallhydroxide (MeOH) beim auflösen in Wasser alkalische Lösungen entstehen lassen, muss dies auf die Hydroxidgruppe OH- zurückzuführen sein. 

Möglichkeiten zur Herstellung alkalischer Lösungen:

1.) Einfachster Weg: Auflösen eines Metallhydroxides in Wasser.

2.) Unedle Metalle und Wasser. Unedle Metalle wie z.B. die Alkalimetalle  Li, Na, K .... reagieren mit Wasser zu alkalischen Lösungen und Wasserstoff, siehe Reaktion der Alkalimetalle Li bis Cs mit Wasser (FILM).

3.) Metalloxide lösen sich in Wasser unter Bildung alkalischer Lösungen.

4.) Ammoniakgas in Wasser einleiten.

Basen  bestehen nach der erweiterten Säure-Base-Theorie von  Bronsted und Lowry aus Molekülen, welche ein Proton (H+) an sich binden können. Sie sind Protonenakzeptoren. Für die Bindung des Protons brauchen sie ein freies Elektronenpaar.

Nach  Bronsted und Lowry sind Säuren dagegen Stoffe, die ein H+ (Proton) abgeben können. Sie sind Protonendonatoren (Protonenspender). Für die Abspaltung als H+ muss das H-Atom über eine polare Atombindung gebunden sein. Über eine unpolare Atombindung gebundene H-Atome lassen sich nicht abspalten! Methan (CH4) enthält vier H-Atome und ist trotzdem keine Säure!

Stoffe, die abhängig vom Reaktionspartner als Protonendonor oder -akzeptor reagieren können, wie z.B. Wasser beim Ammoniak (NH3) bzw. Chlorwasserstoff (HCl), nennt man Amphoter oder Ampholyt. 

Zusammengeben von Säure und Lauge führt zur Neutralisation

Gibt man zu einer sauren Lösung, z.B. Salzsäure HCl(aq), mit dem Indikator Bromthymolblau langsam eine Lauge, z.B. Natronlauge (Na+(aq) und OH-(aq)), so beobachtet man Erwärmung und einen Farbumschlag von gelb zu grün und mit noch mehr Lauge schließlich zu blau. Dabei sinkt die Leitfähigkeit bis zum Farbumschlag und steigt dann wieder an. Ersteres ist nur durch das Verschwinden von Ladungsträgern (Ionen) zu erklären. Die zweite Beobachtung zeigt, dass es die H+ Ionen sind, die verschwinden. Sie reagieren mit den Hydroxidionen (OH-) zu ungeladenen Wassermolekülen. Zurück bleiben die gelösten Restionen der Säure und Lauge, die beim Abdampfen des Wasser Salz, hier Kochsalz NaCl, bilden. Bei der Neutralisation entsteht Wärme, Wasser und ein Salz.

TERMIN DER NÄCHSTEN LERNKONTROLLE:   16. Mai 2013