Homepage der H8a

Schuljahr 2014/2015 (H8a)

1.) Was macht die Chemie?

2.) Sicherheit beim Experimentieren

3.) Stoffeigenschaften

4)  Aufreinigung von Stoffgemischen: Trennverfahren für Stoffgemische

5) Redoxreaktionen: Verbennungsreaktionen und Herstellung von Metallen

Schuljahr 2015/2016 (H9a)

1) Atombau

2) Ionenverbindungen

3) Was hält Moleküle zusammen? / Elektronenpaarbindungen

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.

Missachtung der Verhaltensregeln und 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. Hier eine Übersicht der alten und neuen Gefahrenkennzeichen .

Zum sicheren Experimentieren gehört auch die richtige Handhabung des Teclubrenners. Ihr habt die heißeste Stelle der Flamme gesucht und Glas so weit erhitzt, dass es sich verformen lies.

Alle Stoffe haben typische Stoffeigenschaften

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 ...

Zu den für die Identifizierung besonders gut nutzbaren Eigenschaften gehören der Schmelzpunkt und der Siedepunkt eines Stoffes. Bei diesen stofftypischen Temperaturen wechselt ein Stoff seinen Aggregatzustand von fest nach flüssig, bzw. flüssig zu gasförmig. Der Stoff bleibt dabei der Gleiche, also z.B. Wasser. Die Eigenschaften des festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffes lassen sich am Besten verstehen, wenn man davon ausgeht, dass ein Stoff aus kleinsten Teilchen besteht.

Film: Typisches Verhalten der verschiedenen Aggregatzustände

Film zu den Eigenschaften der Aggregatzustände

Animationen:

Schmelz- und Siedepunkt im Teilchenmodell

Im Unterricht habt ihr einen Stoff durch die experimentelle Bestimmung seines Schmelzpunktes identifiziert.

Trockeneis

Untersuchungsobjekt in unserer letzten Unterrichtsstunde vor den Herbstferien war Trockeneis, das ist festes, -78°C kaltes Kohlenstoffdioxid. Trockeneis sublimiert bei Temperaturen über -78°C, d.h. es geht vom festen direkt in den gasförmigen Aggregatzustand über. Das dabei gebildete Kohlenstoffdioxidgas ist schwerer als Luft, erstickt Flammen und bläst z.B. einen verschlossenen Luftballon auf, in dem ein Stück Trockeneis getan wurde. Verschiedene schöne Experimente (Film I)  verdeutlichten die vielen interessanten Eigenschaften (Film II) dieses Stoffes.

Reinstoff oder Gemisch?

Ihr habt anhand von Stoffbeispielen aus dem Alltag erkennen können, dass die meisten von uns benutzten Stoffe keine Reinstoffe sind, sondern Gemische verschiedener Stoffe. Tatsächlich ist eine Aufgabe von Chemikern die Aufreinigung von Stoffen aus Stoffgemischen, z.B. hochreines Silizium für den Prozessor in deinem Computer herzustellen.

Trennung von Stoffgemischen

Für die Stofftrennung gibt es verschiedene Verfahren, die ihr teilweise schon aus dem Alltag kennt. Zum Beispiel findet man in der Natur Steinsalz in großen Lagerstätten. Steinsalz besteht aus Kochsalz und Verunreinigungen. Diese Verunreinigungen, z.B. Sand, habt ihr im Schülerversuch aus dem Steinsalz entfernt. Dazu habt ihr ein Verfahren zur Aufreinigung von weißem Kochsalz (der Chemiker sagt dazu NaCl) aus einem Salz-Sand-Kieselsteingemisch entwickelt und dann praktisch umgesetzt. Das Salz wurde mit Wasser herausgelöst (extrahiert), vom am Boden liegenden Sand vorsichtig abgegossen (dekantiert), gefiltert und das Wasser der nun klaren Salzlösung durch einsieden entfernt. Am Ende blieb weißes Kochsalz im Schälchen zurück.

Weitere Verfahren habt ihr durch Lehrer-Demonstrationsversuche und einen Film kennen gelernt. Die Trennverfahren Chromatographie und Destillation habt ihr schließlich im Lehrerversuch mit Filzstiften bzw. Rotwein praktisch ausprobiert.

Trotz gemeinsamer Berichtigung der Lernkontrolle, siehe folgendes Bild, ist die Wiederholung der LERNKONTROLLE am Don. 15.1.2015 erneut schlecht ausgefallen, da ihr, die Schüler der H8a, keine Lernbereitschaft zeigt. Das hat natürlich fatale Konsequenzen für Eure Noten in den Zwischenzeugnissen.

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 gleichzeitig die Eigenschaften von Eisen und 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 beobachten. Das Gewicht des Reagenzglases war vor und nach der Reaktion identisch, nämlich 25,0 g. Dies zeigt, dass die Masse durch chemische Reaktionen nicht verändert wird.

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):

Eisen (s) + Schwefel (s) ---> Eisensulfid (s), gelesen wird dies "festes Eisen und der Feststoff Schwefel reagieren zu (entspricht dem Pfeil) festem Eisensulfid: Video auf Youtube .

Auch Kupfer reagiert mit Schwefel zu einer Verbindung, dem Kupfersulfid. Hier das Versuchsprotokoll zum heute durchgeführten Versuch (Klick auf das Foto öffnet eine vergrößerte Ansicht):

Die Wirkung eines Katalysators

Wir haben die Wirkung eines Katalysators bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff im Experiment erlebt und dazu ein Arbeitsblatt bearbeitet. Einen Film zur Wirkung eines Katalysators findet ihr auf der Seite zum Informationstag der Kopernikusschule.

Oxide: Produkte der Reaktionen eines Stoffes mit Sauerstoff

Erhitzt man Eisenwolle, so fängt sie an zu Glühen. Nach dem Glühen sieht sie anders als zuvor und hat auch andere Eigenschaften. Das Eisen hat mit dem Sauerstoff der Luft reagiert. Es ist ein neuer Stoff entstanden: Eisenoxid.  Der Beweis war die Reaktion von Eisenwolle mit reinem Sauerstoff, die allerdings viel heftiger ablief! Auch fein verteiltes Eisenpulver reagierte sehr heftig, während ein Eisennagel kaum eine Reaktion zeigte. Auch beim Erhitzen von Kupfer beobachteten wir eine Veränderung der Eigenschaften. Wir erhielten ein brüchig-sprödes Material mit schwarzer Farbe: Kupderoxid.

Saurer Regen

Treibhauseffekt

Das hauptsächlich bei Verbrennung von Kohle entstehende Kohlenstoffdioxid verursacht den Treibhauseffekt, der zur Erderwärmung führt. Kohlenstoffdioxid lässt von der Sonne kommende kurzwelligere Strahlung durch die Atmosphäre, aber ist für die langwelligere Wärme-Rückstrahlung von der Erdoberfläche undurchlässig. Dies bewirkt die kritische Erwärmung der Erdatmosphäre.

METALLHERSTELLUNG

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 haben folgende Reaktionen im Unterricht behandelt:

• Kupfergewinnung aus Kupferoxid + Kohlenstoff
  
• Eisen aus Eisenoxid + Kohlenstoff (Hochofenprozess und Stahlherstellung, s. BUCH!!). Hier der Link zum Film über die Eisen- und Stahlherstellung früher und heute.
• Eisen aus Eisenoxid + Aluminium (Thermitreaktion / Aluminothermisches Verfahren). Sieh dir doch den Youtube-Film hierzu an!

Atombau

Nach dem Rutherford´schen Atommodell bestehen Atome aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Der Atomkern enthält die positiv geladenen Protonen und die ungeladenen Neutronen, während die Atomhülle nur die fast masselosen, negativ geladenen Elektronen enthält.

Atombau interaktiv:

Animation des Rutherfordversuchs 

Im Detail: Was geschieht beim Versuch auf der Atomebene?

Das Ergebnis des Rutherford´schen Streuexperimentes

Aufbau der Elektronenhülle

Nach dem Atommodell von Niels Bohr existieren in der Atomhülle einzelne Energieniveaus für Elektronen, die wir uns wie Schalen vorstellen können. Der Kern ist von maximal sieben unterschiedlich großen Elektronen-enthaltenden Schalen umgeben, welche zusammen die Atomhülle bilden. Die negativ geladenen Elektronen unterschiedlicher Schalen besitzen unterschiedliche Energie, da sie dem Anziehungsfeld des positiv geladenen Atomkerns verschieden stark ausgesetzt sind. Die Elektronen werden von der Natur nach bestimmten Regeln auf die unterschiedlichen Schalen verteilt.

Zusammenhang zwischen dem Periodensystem der Elemente und Atombau:

Verschiedene Elemente und der Aufbau ihrer Atome (interaktive Animation, die zu frei wählbaren Elementen des Periodensystem jeweils den Aufbau der Atome zeigt) .  Hier kann man sehen wie die Elektronen auf den Schalen der Atomhülle verteilt werden!

1.) Schau unbedingt einmal nach einander mehrere Elemente einer Hauptgruppe (Spalte) an! Was fällt dabei auf?

2.) Was verändert sich beim Sprung von einer Schale zur Nächsten?

LINK zum Periodensystem  der Elemente

Eigenschaften von Chlor

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