Liebe R9a-ler! Inhalte aus Jahrgangsstufe 8 findet ihr im Archiv.

Du verstehst Chemie nicht? Meine Lernempfehlung:

Schau dir hier doch einmal die zum aktuellen Chemiethema passende Chemie-Animation an!

ÜBERBLICK ÜBER DIE THEMEN IM UNTERRICHT:

1. Die Formel einer Verbindung: Anwendung der Wertigkeit 
2. Aufstellen einer Reaktionsgleichung in Symbolschreibweise
3. Atombau und Periodensystem (PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE): Wie sind Elemente und Verbindungen aufgebaut?
   
4. Eigenschaften der Elemente der 1. und 7. Hauptgruppe
   
5. Entstehung von Ionen, Bildung von Ionenverbindungen und ihre Eigenschaften
6. Was hält Moleküle zusammen: Die Atombindung (Elektronenpaarbindung)
   
7. Einfach ätzend! Säuren und Laugen
   

Die chemische Wertigkeit hilft beim Ermitteln von Verbindungsformeln

Im Unterrricht wurde die Anwendung der Wertigkeit zur Formelermittlung von Verbindungen erläutert. Dann habt ihr eine Arbeitsanleitung mit den Regeln zur Ermittlung der Wertigkeit erhalten.

Aufstellen einer Reaktionsgleichung in Symbolschreibweise

Aufstellen einer Reaktionsgleichung in Symbolschreibweise:

1.) Übersetzen aller Stoffe in Symbolschreibweise

2.) Ermitteln der Verbindungsformel von Produkten (evtl. auch der Ausgangsstoffe / Edukte) mit Hilfe der Wertigkeiten.

2.) Ausgleichen einer Reaktionsgleichung - so geht´s (erklärendes Video) 

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?

Ionen entstehen durch Elektronenübergang zwischen z.B. einem Alkalimetall (I. Hauptgruppe) und einem Halogen (VII. Hauptgruppe). Das Alkalimetall, z.B. Natrium muss sein einziges Außenelektron los werden, damit es die besonders stabile Edelgaskonfiguration erreicht. Das Halogen, z.B. ein Chloratom, braucht noch ein Elektron, damit es acht Außenelektronen hat. Durch Elektronenübergang von Natrium zum Chlor entsteht die Ionenverbindung NaCl, ein Salz, das aus Na+ - und Cl- -Ionen besteht.Die Ionenentstehung haben wir im Experiment bei der Reaktion von Natrium und Chlor zum Natriumchlorid gesehen. Im Produkt NaCl haben durch den Elektronenübergang sowohl die Natriumionen, als auch die Chloridionen die sehr stabile Edelgaskonfiguration errreicht.

Ionenverbindungen bilden als Feststoff Ionengitter. Sie sind hart und spröde. Sie haben außerdem einen hohen Schmelz- und Siedepunkt und lösen sich meist gut in Wasser. Als Feststoff sind sie elektrische Nichtleiter. Gelöst in Wasser oder geschmolzen leiten sie elektrischen Strom gut.

Ionenverbindung - Entstehung und Eigenschaften: siehe Buch S. 208 - 211!

Wird elektrischer Gleichstrom durch eine Salzlösung geleitet, so zersetzt sie sich. An den Elektroden entstehen aus den positiv oder negativ geladenen Ionen ungeladene Atome oder Moleküle.

 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 zuvor ungepaartes Elektron zu einem gemeinsamen bindenden Elektronenpaar bei. 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.

Lewisschreibweise und Valenzstrichformeln

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. 1. Hauptgruppe = 1 Außenelektron, 2. Hauptgruppe 2 Außenelektronen ....

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. Hierbei werden die beiden Elektronen von Elektronenpaarbindungen jeweils bei beiden Bindungspartnern mitgezählt.

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

Dies bedeutet z.B. beim Wassermolekül H2O, dass insgesamt maximal 6 (vom O) + 2x 1 (von den zwei H) = 8 Außenelektronen zur Verfügung stehen.  

Und wie man sieht, werden in der Strukturformel tatsächlich insgesamt vier Striche verwendet. Da jeder Strich gleichbedeutend mit 2 Elektronen ist, kommt man auf insgesamt 8 Außenelektronen im Wassermolekül. Alle Atome erreichen Edelgaskonfiguration. Sauerstoff hat insgesamt 8 Außenelektronen zur Verfügung (6 eigene plus zwei zusätzliche aus den zwei Bindungen zum Wasserstoff), Wasserstoff hat insgesamt zwei Außenelektronen auf der innersten Schale zur Verfügung und erreicht damit die Edelgaskonfiguration vom Heliumatom (je ein eigenes und eins aus der Bindung zum Sauerstoff).

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 (s. Buch S. 212-213).

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. 214 - 217.

Videos hierzu:

Oberflächenspannung

Wasser und Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen

Mit einem Experiment habt ihr untersucht, warum aus Rotkohl je nach Rezept Rotkraut oder Blaukraut wird. Säuren verursacht die Rotfärbung, während bei Abwesenheit von Säure beim Kochen das in Süddeutschland bevorzugte Blaukraut entsteht. Nicht nur eine bestimmte Säure, sondern alle Säuren bewirkten die Rotfärbung. Rotkohl kann daher zur Erkennung von Säuren eingesetzt werden - sein Farbstoff ist ein natürlicher pH-Indikator.

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

 

Der Springbrunnenversuch mit HCl-Gas zeigte uns, dass sich HCl-Gas sehr gut in Wasser löst. Ein Indikator im Wasser zeigte zudem, dass hierbei durch eine chemische Reaktion eine saure Lösung entstanden ist. Das HCl-Molekül zerfällt (der Chemiker sagt hierzu "es dissoziiert") bei der Reaktion mit Wasser in ein positiv geladenes Hydronium-Kation und ein Chlorid-Anion (s.o.). Das Hydronium-Kation lässt sich nachweisen, indem man elektrischen Gleichstrom durch eine beliebige saure Lösung leitet. An der negativ geladenen Elektrode, der Kathode, entsteht bei allen sauren Lösungen ein Gas, das wir durch Knallgasprobe als Wasserstoff identifiziert haben. Das Hydronium-Kation ist in allen sauren Lösungen enthalten und exakt dieses Teilchen wird vom pH-Indikator erkannt (detektiert). Vom Naturwissenschaftler Arrhenius stammt die Säuredefinition, wonach Säuren aus wasserstoffhaltigen Molekülen bestehen, die in Wasser H+-Ionen (Protonen) abspalten.

Weitere Themen in diesem Halbjahr:

• Einfach ätzend! Säuren und Laugen:

1) Was ist typisch für Säuren?

2) Was ist typisch für Laugen?

3) Bekannte Vertreter dieser Stoffgruppen und ihre Eigenschaften

4) Typische Reaktionen dieser Stoffe

Termin der nächsten Lernkontrolle: 17.5.2013