MJS2017

9STSciencesnaturelles

Chimie

Cecoursestbasésurlesancienscoursinteractifsde8eetde9eEST:

L'édition2016estgénéréeàpartirdelaversionHTMLetmiseaupointpar:SchaefferMarcel

SteilRobert(ungrandmerciàSteffenMartinepourlesanimationsflash)

Inhaltsverzeichnis Seite

1.Wiederholung:a.ChemischeundphysikalischeVorgänge 1b.StoffeundStoffeigenschaften 3c.SyntheseundAnalyse 4d.EinteilungderStoffe 7

2.Stoffteilchen:a.Atome-ChemischeSymbole 8b.DasPeriodensystemderElemente(PSE) 11c.EigenschaftenvonMetallenundNichtmetallen 12d.Verbindungen 13e.Summenformel 14

3.ZusammensetzungderLuft17

4.ReaktionenmitSauerstoff,BildungvonOxiden18

5.ChemischeReaktion-ChemischeGleichung:a.ChemischeReaktion(ModelldarstellungundReaktionsschema) 22b.ChemischeGleichung(Ausgleichen) 26

6.Verbrennung:a.DieVerbrennungsreaktion 28b.VoraussetzungenfüreineVerbrennung 29c.BrändeundBrandbekämpfung 31d.FeuerlöscherundBrandklassen 35

1

1.Wiederholung

a.ChemischeundphysikalischeVorgänge

Versuch1:EisenwollewirdindieFlammedesBunsenbrennersgehaltenunddannentfernt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

Versuch2:IneinemReagenzglaswirdetwasWachserhitzt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

2

Versuch3:IneinemReagenzglaswirdetwasZuckerstarkerhitzt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

Versuch4:IneinemErlenmeyerkolbenwirdetwasKochsalzvollständigaufgelöst.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

Bei den Versuchen 2 und 4 ändern die Eigenschaften der Stoffe, die Stoffe selbst bleiben aberunverändert(physikalischerVorgang).BeidenVersuchen1und3entstehenneueStoffemitneuenEigenschaften(chemischerVorgang).

Merke:• Bei einem physikalischen Vorgang bleiben die Stoffe erhalten, ihre chemische Zusammensetzung

bleibtunverändert.• Bei einem chemischen Vorgang (chemische Reaktion) entstehen neue Stoffe, die chemischeZusammensetzungändert.

3

b.Stoffe:

Merke:•JederGegenstand(Körper)bestehtauseinembestimmtenMaterial.DiesesMaterialnenntmanauchnoch„Stoff”.• Jeder Stoff hat charakteristische Stoffeigenschaften in denen er sich von anderen Stoffenunterscheidet.

Beispiele:Gegenstand Stoff(e) StoffeigenschaftenTasse

Kabel______________________

______________________

______________________________________

______________________________________

Fensterscheibe

HandschuhfürSchweißer

Winterhandschuh______________________

______________________

______________________________________

______________________________________

Säureschutzhandschuh

Bemerkung:NebendenStoffeigenschaftenhatjederGegenstandauchnochandereEigenschaften,dienichtvomStoffabhängigsind.

1 2 3

4

c.AnalyseundSynthese:zweiverschiedenechemischeReaktionen

·Zersetzung(Analyse)vonWasserdurchelektrischenStrom.Versuch:Man füllt den Hofmann'schen Zersetzungsapparat mit destilliertem Wasser. Über zwei PlatinelektrodenwirdeineelektrischeGleichspannungvonetwa15VandasWasserangelegt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

5

+DieReinstoffeSauerstoffundWasserstofflassensichnichtmehrineinfachereStoffezerlegen.SolcheReinstoffebezeichnetmanalschemischeGrundstoffeoderchemischeElemente.

Reinstoffe,diesich,wiedasWasser, inverschiedeneGrundstoffezerlegen lassen,bezeichnetmanalschemischeVerbindungen.

AufähnlicheWeisewiedasWasserkönnenauchanderechemischeVerbindungeninGrundstoffezerlegtwerden.

·HerstellungeinerchemischenVerbindung.Versuch:lneinemMörserwerden14gEisenpulverund8gSchwefelpulverzueinemfeinenGemischzerrieben.DasGemischwirdaufzweiReagenzgläserverteilt.DaseineReagenzglaswirdstarkerhitzt,dasanderewirdnichterhitzt.

(a)nichterhitztesReagenzglas (b)erhitztesReagenzglas

Beobachtung:

6

nichterhitztesReagenzglas erhitztesReagenzglasAussehen

miteinemMagnetenprüfen

mitWasserschütteln

ReaktionmitSalzsäure

GemengeoderVerbindung

Name

Schlussfolgerung:

7

d.EinteilungderStoffe

Aufgabe:Trage die Begriffe Analyse, Elemente, Gemenge, Reinstoffe, Synthese, Trennen, Verbindungen undVermischeninfolgendesSchemaein!(Hinweis:DieDefinitionenderverschiedenenBegriffeimMerketextsorgfältiglesen!)

Merke:

•EinReinstoff(reinerStoff)bestehtauseinereinzelnenStoffart.

• EinGemisch (Stoffgemenge, Mischung) besteht aus mehreren Stoffarten, die nebeneinandervorliegen.

•GemischekannmandurchphysikalischeTrennverfahreninReinstoffetrennen.

•DurchVermischen(physikalischerVorgang)vonReinstoffenerhältmanGemische.

• DieElemente (Grundstoffe)sinddieeinfachstenReinstoffe,diemankennt.MankannsiemitkeinerMethodemehrzersetzen.

•VerbindungensindReinstoffe,diemaninandereeinfachereStoffezerlegenkann.

•DieHerstellungvonchemischenVerbindungenausElementennenntmanchemischeSynthese.DieSyntheseisteinchemischerVorgang.

• Die Zersetzung einer Verbindung in Elemente nennt man chemischeAnalyse. DieAnalyse ist einchemischerVorgang.

8

2.Atome-ChemischeSymbole

+Umzu erklären, dass dieGrundstoffe nichtweiter zerlegbar sind, nahmder englische WissenschaftlerJohn Dalton um 1800 an, dass diechemischenElementeausunteilbarenTeilchenbestehen.ErnanntedieseTeilchen „Atome“, so wie man schon imAltertum die kleinsten BausteineallerStoffegenannthatte(griechisch:„atomos“=unteilbar).

Merke:1.DieAtomesinddiekleinstenBausteinederStoffe.Siesindunveränderlichundunteilbar.2.JedeschemischeElementbestehtauseinerbestimmtenAtomart.Mankenntheute92natürlicheundfastzweiDutzendkünstliche,vonWissenschaftlernhergestellteAtomarten.3.DieAtomedereinzelnenAtomartensindkugelförmig.Sieunterscheidensichdurch ihreGrößeundihreMasse.

FürJohnDaltonwarjederGrundstoffauseinerbestimmtenArtvonAtomenaufgebaut.ErstelltesichdieAtomealswinzigkleineKugelnvor.ObwohlesimPrinzipüberholtistkanndasDalton'scheAtommodellauchheutenochvielechemischeVorgängeerklären.

Beispiele:

-Wasserstoffatom(leichtestesAtom):Radius:r≈0,5x10-10m=0,00000000005m=0,00000005mmMasse:m≈1,6x10-24g=0,0000000000000000000000016g

-Uranatom(schwerstesAtominderNatur):Radius:r≈1,4x10-10m=0,00000000014m=0,00000014mmMasse:m≈381x10-24g=0,000000000000000000000381g

+ Diese Winzigkeit der Atome ist für uns unvorstellbar. Durch die folgenden Vergleiche undGedankenexperimentewollenwirversucheneinenEindruckvonderWinzigkeitderkleinstenStoffteilchenzugewinnen:

-100MillionenEisenatomeineinerReiheergebeneineKettevongerade1cmLänge.

-BeimilliardenfacherVergrößerungwäreeinAtomsogroßwieeinKinderspielball.EinStaubkornwürdebeigleicherVergrößerungeineganzeGroßstadtbedecken.

-WäreeinAtomsogroßwieeinTennisball,somüsstebeigleichemMaßstabeinMensch2Millionenkmgroßsein.Erwürdedannsoweit indenWeltraumhinausragen,dassderMondetwaunterhalb seinerKniestehenwürde.

9

+EinfachheitshalberverwendetderChemiker für jedeeinzelneAtomartein internationalesKurzzeichenoderSymbol.DieseAtomsymbolewurden1818vomChemikerJ.J.Berzeliusausden lateinischenodergriechischenNamenderElementeabgeleitet.

Merke:JedeAtomart wird mit einem chemischen Symbol abgekürzt. Das Elementsymbol besteht aus einemoderzweiDruckbuchstaben,wobeiderersteimmergroß,derzweiteimmerkleingeschriebenwird.

Beispiele:

•Wasserstoff=Hydrogenium;Symbol:H•Gold=Aurum;Symbol:Au

+TabelleeinigerwichtigerAtomartenundihrerSymbole

Atom SymbolMetalle

AluminiumBariumBlei(plomb)CalciumCadmiumChrom(chrome)Eisen(fer)Gold(or)Kalium(potassium)Kobalt(cobalte)Kupfer(cuivre)LithiumMagnesiumMangan(manganèse)Natrium(sodium)NickelPlatin(platine)Quecksilber(mercure)Silber(argent)TitanUran(uranium)VanadiumZink(zinc)Zinn(étain)

AlBaPbCaCdCrFeAuKCoCuLiMgMnNaNiPtHgAgTiUVZnSn

Atom SymbolNichtmetalle

Brom(brome)Chlor(chlore)Fluor(fluor)lod(iode)Kohlenstoff(carbone)Phosphor(phosphore)Sauerstoff(oxygène)Schwefel(soufre)Stickstoff(azote)Wasserstoff(hydrogène)Halbmetalle:Arsen(arsenic)BorSiliciumEdelgase:ArgonHeliumNeon

BrClFICPOSNH

AsBSi

ArHeNe

10

+DasSymbolkannnichtnurbenutztwerdenumdenElementnamenabzukürzen,sondernauchnochumAtomezuzählen:WerdenmehrereeinzelneAtomedergleichenArtangeschrieben,sostelltmandieentsprechendeZahlalsKoeffizientvordasSymbol.

Beispiele:•Febedeutet: 1.dasElementEisen

2.einEisenatom•5Hebedeutet:•13Sbedeutet:•10Aubedeutet:

5Heliumatome13Schwefelatome10Goldatome

Merke:•DasSymbolstehtfürdasElementselbstundfüreinAtomdesElementes.• Werden mehrere gleiche Teilchen angegeben, so schreibt man ihre Zahl als Koeffizient vor dasSymbol.

Aufgabe:GibdieBedeutungderfolgendenAusdrückean:Ausdruck BedeutungP

15Ag

23Na

Zn+3Sn

5K+9Ne

+ObwohlesaufderErdenur92natürlichvorkommendeArtenvonAtomengibt,sindzurZeitungefähr15MillionenverschiedeneReinstoffebekannt,die jederauseinerbestimmtenStoffartbestehen.Dies lässtsichdadurcherklären,dassdiemeistenStoffeausVerbindungenbestehen,Teilchen indenenmehrereverschiedeneAtomemiteinanderverbundensind.

EineAnalogiefindetmaninderSprache:DieElementsymbolesindgleichzusetzenmitden____________________.Verbindungen bestehen aus mehreren Atomen die „zusammenhängen”. Es sind sozusagen die____________________.GenauwiebeiWörtern kommtesbeiVerbindungennicht nurdarauf an,wievieleAtomejederArtinderVerbindungenthaltensind(Verbindung≠Veeerbiiindung),sondernauchnochaufdierichtige„Reihenfolge”(Verbindung≠Dungverbin)

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b.DasPeriodensystemderElemente(PSE)

ImPSEsinddieElementsymboleallerbekanntenElementeangegeben.DieElementesindimPSEinGruppeneingeordnet:AlleElementeeinerGruppehabenähnlicheEigenschaften.DasPSEbestehtausHauptgruppen(SpaltenI-IIundIII-VII)undausNebengruppen.DieZeilenwerdenalsPeriodenbezeichnet(1-7).

MitHilfedesPSEkannmanproblemlosElementevonVerbindungenunterscheiden:nursolcheReinstoffewelche man im PSE vorfindet sind Elemente. Reintoffe welche aus zwei oder mehreren Elementenaufgebautsind,entsprechenVerbindungen.

OftbenutztmanaucheinevereinfachteVersiondesPSE,welchesnurdie8Hauptgruppenangibt:

Ausser dass das PSE angibt, welche Reinstoffe Elemente sind, kann man leicht noch andereInformationenerhalten,zumBeispielobeinElementeinMetall,einNichtmetallodereinHalbmetallist.Insehr grober Aufteilung, links die Metalle (Ausnahme: Wasserstoff, das erste Element), rechts dieNichtmetalleundeinetreppenartigeTrennungwelchedieHalbmetalleangibt.DieElementederNebengruppensindalleMetalle(zumBeispiel:Eisen,Silber,Kupfer...)

Die Elemente einer Hauptgruppe haben ähnliche Eigeschaften, einige Hauptgruppennamen solte mankennen:HauptgruppeI: AlkalimetalleHauptgruppeII: ErdalkalimetalleHauptgruppeVII: HalogeneHauptgruppeVIII: Edelgase

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c.EigenschaftenvonMetallenundNichtmetallen

Versuch:WiruntersuchenangrößerenProbestückenderMetalleEisen,Zink,Kupfer,MagnesiumundPlatindenAggregatzustand, die Oberfläche (glänzend oder matt), die elektrische Leitfähigkeit, dieWärmeleitfähigkeit, die Sprödigkeit (Verformbarkeit), die Brennbarkeit an der Luft, das VerhaltengegenübervonverdünnterSalzsäureunddieKorrosion(Rosten,Anlaufen).

AnschließendwerdendiegleichenEigenschaftenangrößerenProbestückenderNichtmetalleSchwefelundKohlenstoff(Graphit)untersucht.

BemerkungenzurVersuchsdurchführung:-derGlanzkannnuraneinerfrischpoliertenOberflächegeprüftwerden;-dieWärmeleitfähigkeitwirdgeprüftindemman(zumVergleich)jeweilsdünneStangenvoneinemMetallundeinemNichtmetallineinGefäßmitsiedendemWassertaucht;- zur Untersuchung der Korrosion lässt man das entsprechende Element mit blanker angefeuchteterOberflächeeinigeZeitanderLuftliegen. Fe Zn Cu Mg Pt S CAggregatzustand

Oberfläche

ElektrischeLeitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit

Sprödigkeit

Brennbarkeit

VerhaltengegenverdünnteSäure

Korrosion

Merke:•Metalle sind feste Stoffe mit glänzender Oberfläche; sie sind gute Strom- und Wärmeleiter. DieunedlenMetallewerdenvondenSäurenangegriffenund„laufenanderLuftan“,rosten,korrodieren,überziehen sich mit einer matten Oxidschicht.Edelmetalle korrodieren nur sehr langsam oder garnicht.Metallesindnichtspröde,siesindleichtverformbar.

• FesteNichtmetallebesitzenkeineglänzendeOberfläche;siesindschlechteStrom-undWärmeleiter(außerKohlenstoffinFormvonGraphit),siewerdennichtvonSäurenangegriffenundsie„laufennichtanderLuftan“Nichtmetallesindspröde,siesindnichtgutverformbar.

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d.Verbindungen

Merke:VerbindungensindkleinsteStoffteilchen,dieauszweiodermehrerenverschiedenenAtomenaufgebautsind. Die Atome sind in der Verbindung fest aneinander gebunden. Sie werden von starkenAnziehungskräften,denBindungskräftenzusammengehalten.

Beispiele:-WasserDaskleinsteWasserteilchenisteineVerbindungwelcheausdreiAtomenbesteht:einemSauerstoffatomundzweiWasserstoffatomen,welcheandasSauerstoffatomgebundensind.

einWasserteilchen zweiWasserteilchen

ChemischeSchreibweise: ______ ______

-MethanMethan(imErdgasenthalten)isteineVerbindung.

inMethanteilchenbestehtaus____Atomen:

________________________________________

________________________________________

ChemischeSchreibweise: ______

-AlkoholAlkohol(Ethanol)isteineVerbindung.

EinEthanolteilchenbestehtaus____Atomen:

________________________________________

________________________________________

________________________________________

ChemischeSchreibweise: _______________

Merke:ChemischeVerbindungen

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e.Summenformel

DieZusammensetzungvonReinstoffenwirdmiteinerchemischenFormel(Sumneformel)angegeben.

Name SummenformelWasserstoff H2

Sauerstoff

Kohlenstoffdioxid

Ethanol(Alkohol)

Traubenzucker

Dimethylether

Merke:•DasTeilchenmodell

•DieSummenformel

15

+SummenformelSiebestehtausdenchemischenSymbolen,derimMolekülmiteinanderverbundenenAtomarten;dieZahlderAtomeimMolekülwird,jeweilsuntenrechtsamchemischenSymbol,alsIndexangeschrieben;wennessichnurumeinAtomhandelt,wirdkeineZahlangeschrieben.

Beispiele:•4Wassermoleküle:

•3Kohlenstoffdioxidmoleküle:3CO2

•7Sauerstoffmoleküle:7O2

•13Traubenzuckermoleküle:13C6H12O6(DieGesamtzahlanAtomeneinerbestimmtenAtomartkanndurchdieMultiplikationdesKoeffizientenmitderentsprechendenIndexzahlerrechnetwerden.)

Merke:GenauwiebeidenAtomenkönnenKoeffizientenverwendetwerdenummehrereTeilchendergleichenArtanzuschreiben.DieIndexzahlenwelchehintereinemAtominderchemischenFormelstehen,gebenanwievieledieserAtomeimTeilchenvorkommen.

Aufgaben:1.SchreibediechemischeFormelan:a.EinMolekülChlor:esbestehtaus2Chloratomen.

b.3MoleküleSchwefelsäure:siebestehenjeweilsaus2Wasserstoffatomen,einemSchwefelatomund4Sauerstoffatomen.

c. 6 Moleküle Rübenzucker (Saccharose): sie bestehen jeweils aus 12 Kohlenstoffatomen, 22Wasserstoffatomenund11Sauerstoffatomen.

d.EinMolekülSchwefeldioxid:esbestehtauseinemSchwefelatomundzweiSauerstoffatomen.

e. Fünf Atome Helium und dreizehn Moleküle Alkohol: jedes Alkoholmolekül besteht aus zweiKohlenstoffatomen,sechsWasserstoffatomenundeinemSauerstoffatom.

f.DreizehnMoleküleKohlenstoffdioxid,dreiAtomeNeonundelfMoleküleEssigsäure:Ein Essigsäuremolekül besteht aus zwei Kohlenstoffatomen, vier Wasserstoffatomen und zwei

Sauerstoffatomen.

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2.FüllefolgendeTabelleaus!

Beispiel AnzahlAtomejederAtomart

Moleküle Bedeutung(ZahlundAufbau)

7Au 7.1=7Au 0 7(unabhängige)Goldatome

3H2O3.2=6H3.1=3O

33MoleküleWasserEin Molekül Wasser besteht aus zwei WasserstoffatomenundeinemSauerstoffatom.

NH3Ammoniak

4HClChlorwasserstoff

2F

F2

5H3PO4Phosphorsäure

CHCl3Chloroform

Pb

CO2Kohlenstoffdioxid

3He

12HNO3Salpetersäure

11CH2OFormaldehyd

H2+O2

5H2O+3CO2

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3.ZusammensetzungderLuft

Versuch:

Die Kolbenprober im untenstehenden Versuchsaufbau werden mit insgesamt 100mL Luft befüllt. DieEisenwollewirdmitdemBunsenbrennererhitztunddieLuftmitHilfederKolbenprobermehrmalsüberdieheißeEisenwollegedrückt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

Merke:DerTeilderLuft,welcherbeiderVerbrennungverbrauchtwird,istderSauerstoff:erunterhältdieVerbrennung.

DieRestluft,inderjedeFlammeerstickt,bestehthauptsächlichausStickstoff.

DieLuftbestehthauptsächlichauszweiGasen:Stickstoff(4/5oder80%)undSauerstoff(1/5oder20%).

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4.ReaktionenmitSauerstoff,BildungvonOxiden

Versuch1:Ein wenig Schwefelpulver wird in einen Verbrennungslöffel gegeben und dann mit Hilfe desBunsenbrenners entzündet.Dannwird der brennendeSchwefel in einenStandzylinder,welcher reinenSauerstoffenthält,getaucht.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

VorderReaktion NachderReaktionAussehen

Name

Formel

AufstellenderchemischenGleichung:

Edukte Produkte

Reaktionsbeschreibung: Schwefel reagiertmit Sauerstoff zu Schwefeldioxid.

Wortgleichung: Schwefel + Sauerstoff Schwefeldioxid.

Formelgleichung:+

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Versuch2:Ein Stück getrocknete Holzkohle wird in einen Verbrennungslöffel gegeben und dann mit Hilfe desBunsenbrenners entzündet. Dann wird die glühende Holzkohle in einen Standzylinder, welcher reinenSauerstoffenthält,getaucht.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

VorderReaktion NachderReaktionAussehen

Name

Formel

AufstellenderchemischenGleichung:

Edukte Produkte

Reaktionsbeschreibung: Kohlenstoff reagiertmit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid.

Wortgleichung: Kohlenstoff + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid.

Formelgleichung: +

20

Versuch3:In der Flamme des Bunsenbrenners verbrennt man Aluminium-, Eisen-, Zink-, Kupfer- undMagnesiumpulver.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

NichtalleMetalleregierenmitSauerstoff,GoldfindetmaninderNaturalsreinesMetall.SolcheMetallewelchekeineReaktionmitSauerstoffeingehennenntmanEdelmetalle.

GibjeweilsdieReaktionsbeschreibungunddieWortgleichungfürdieBildungderOxidevonAluminium-,Eisen-,Zink-,Kupfer-undMagnesiumpulveran.

•Aluminium

•Eisen

•Zink

•Kupfer

•Magnesium

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Merke:•NichtmetallereagierenmitSauerstoffzuneuenVerbindungendenNichtmetalloxiden.NichtmetalloxidesindoftgasförmigeReinstoffe.•Metalle reagieren mit Sauerstoff zu neuen Verbindungen den Metalloxiden. Metalloxide sindFeststoffe.EdelmetallewieGoldbildenkeineOxide.• WennElementemiteinanderreagierenumneueVerbindungenzubildensprichtmanSynthese.AusNichtmetallenundSauerstoffkannmanNichtmetalloxidesynthetisieren.AusMetallenundSauerstoffkannmanMetalloxidesynthetisieren.

+MetalloxideMetalloxidedie inderNatur vorkommendienenalsErzezurMetallgewinnung.Umdas reineMetall zugewinnen muss man dem Eisenoxid den Sauerstoff entziehen, dies geschieht im Hochofen durchVerhüttung.Metalloxidewerden alsErdfarben oderErdpigmnete bezeichnet undwurden schon in derSteinzeit alsPigmentebenutzt(Höhlenmalerei).Die Minette (Land der Roten Erde) im Süden Luxembourgs erhält die typische rote Farbe von einemEisenoxid:Eisen(III)-oxid.

+NichtmetalloxideUmweltprobleme durch Nichtmetalloxide sind auf die Reaktion von Nichtmetalloxiden mit Wasserzurückzuführen, dabei entstehen harmlose (Kohlensäure) sowie sehr stark ätzende Säuren(SalpetersäureundSchwefelsäure).

HerkunftderOxide:• Vorden1970erJahrenwurdeBenzinbenutzt,welcheskleineMengenanSchwefelverbindungenbesaß.IndenAbgasenbefandsichdeshalbimmerSchwefeldioxid.

• StickstoffisteinträgesGas,aberbeidenhohenTemperaturenderMotorenreagierensietrotzdemmitSauerstoffzuStickoxiden.IndenAbgasenwarenalsozusätzlichStickoxidevorhanden.

• InIndustrieanlagenwoKohleoderPetroleum(beideschwefelhaltig)verwendetwurden,wurdendieVerbrennungsgasedurchhoheSchornsteineindieAtmosphäregeleitet,auchhierwurdengrosseMengenanSchwefel-undStickoxidenfreigsetzt.

• BeiVulkanausbrüchenwerdenriesigeMengenanSchwefeldioxidundanderenGasenfreigesetzt.

Abhilfe:• DurchBenutzenvonschwefelfreiemKraftstoffkannmandieBildungvonSchwefeldioxidbeiMotorenverhindern.

• KatalysatorenverwandelnStickoxideinunschädlichesStickstoffgas.• InIndustrieanlagenwerdendieAbgasegefiltert.DievomMenschenverursachtenEmissionenkannmangrößtenteilsunterbinden,aufVulkanausbrücheaberhatmankeinenEinfluß.

22

5.ChemischeReaktion-ChemischeGleichung

+DurchAnalysewerdenVerbindungenwieder inElementeodereinfachereVerbindungenzerlegt.AusdenchemischenVerbindungenentstehenneue,einfachereStoffemitganzanderenEigenschaften.DieAnalyseistalsoaucheinchemischerVorgang,einechemischeReaktion.

Versuch1:EinwenigSilbersulfid (schwarzesPulver)wird in einReagenzglas eingefüllt. Nach genauemAbwägenwirddasReagenzglasstarkerhitzt.Danachwirderneutabgewogen.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

VorderReaktion NachderReaktionAussehenNameFormel

Interpretation:1.HandeltessichumeinenchemischenodereinenphysikalischenVorgang?

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2. Vergleiche die Gesamtmasse der Stoffe vor der Reaktion und nach der Reaktion. Hat dieGesamtmasse geändert?Was kannman daraus über die Zahl derAtome vor und nach der Reaktionschlussfolgern?

Merke:GesetzvonderErhaltungderMasseDie Gesamtmasse der Stoffe ist vor und nach der Reaktion gleich; da dieAtomarten gleich bleiben,bedeutetdies,dassdieZahlderAtomevorundnachderReaktiongleichsind.

Das Einrichten erfolgt, indem man entsprechende Koeffizienten vor die Formeln der beteiligten Stoffeeinfügt.

AufstellenderchemischenGleichung:

StoffevorderReaktion(Ausgangsstoffe,Edukte)

StoffenachderReaktion(Endstoffe,Produkte)

Reaktionsbeschreibung: Silbersulfid wirdzu Silber und Schwefelzersetzt.

Wortgleichung: Silbersulfid Silber + Schwefelzersetzt.

Formelgleichung: +

Modelldarstellung:Silbersulfid(Feststoff)

Silber(Feststoff) + Schwefel

(Feststoff)

KleinstesTeilchen: +

Ausgleichen: +

Beispiel:Mangehtvon

12Silbersulfid-Teilchen

aus(*12):

+

24

+DurchSyntheseverbindensichElementezuchemischenVerbindungen.DieGrundstoffereagierenzuneuenStoffenmitganzanderenEigenschaften.DieSyntheseisteinechemischeReaktion.

Versuch2:EinStückMagnesiumband(leichtesMetall, leichtentzündlich)wirdanderFlammedesBunsenbrennersangezündetunddannineinenmitSauerstoffgas(farblosesGas)gefülltenZylindereingeführt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

VorderReaktion NachderReaktionAussehen

Name

Formel

25

AufstellenderchemischenGleichung:

Edukte Produkte

Reaktionsbeschreibung: Magnesium reagiertmit Sauerstoff zu Magnesiumoxid.

Wortgleichung: Magnesium + Sauerstoff Magnesiumoxid.

Formelgleichung: +

Modelldarstellung:

Magnesium(Feststoff) + Sauerstoff

(Gas)Magnesiumoxid

(Feststoff)

KleinstesTeilchen: +

Ausgleichen: +

Beispiel:Mangehtvon6Magnesium-Teilchenaus(*3):

+

Aufgaben:1.Richteein(gleicheaus):

a.N2(g)+H2(g)→NH3(g)b.Na(s)+Cl2(g)→NaCl(s)c.HgO(s)→Hg(l)+O2(g)

2. Versuche mit Hilfe der Modelldarstellungen(S. 23 und oben) zu erkennen, welche wesentlicheVeränderungbeichemischenReaktioneneintritt.

26

Merke:

• Entstehen bei Veränderungen neue Stoffe, so spricht man von chemischen Veränderungen:chemischenReaktionen.

• BeichemischenReaktionenwerdendieBindungen zwischendenAtomen in denAusgangsstoffenaufgebrochen,undeswerdenneueBindungenindenEndstoffengeknüpft.DieArtunddieAnzahlderAtomebleibtunverändert.

•BeichemischenReaktionenwechselndieAtomeihreBindungspartner.

•EinechemischeReaktionwirdineinerchemischenGleichungkurzundübersichtlichbeschrieben.DadieAnzahl derAtome bei einer chemischen Reaktion unverändert bleibt, muss die Gleichung immereingerichtet werden: es müssen sich gleich viele Atome jeder Atomart auf beiden Seiten desReaktionspfeilsbefinden.

+EineReaktionsgleichungwirdinmehrerenSchrittenaufgestellt:

1.diechemischenFormelnderEdukteundderProduktewerdenaufgestellt;2. die Edukte werden links und die Produkte rechts des Reaktionspfeils angeschrieben (Edukte →Produkte);3.dieGleichungwirddurchEinsetzenderrichtigenKoeffizientenausgeglichen;4.eswirdüberprüft,obdieZahldereinzelnenAtomeindenAusgangs-undEndstoffendiegleicheist.

-Beispiel:ThermolysevonSilbersulfid

SilbersulfidzerfälltinSilberundSchwefel1.Silbersulfid:Ag2SSilber:Ag;Schwefel:S;2.Ag2S→Ag+S3.Ag2S→2Ag+S4.Ausgangsstoffe:Endstoffe:Ag:2AtomeAg:2AtomeS:1AtomS:1Atom

Aufgaben:1.StelledieReaktionsgleichungenauf:

a.WasserstoffverbrenntmitSauerstoffzuWasser.

b.KupferreagiertmitSauerstoffzuKupfer(II)-oxid(CuO).

c.Stickstoff(N2)reagiertmitWasserstoffzuAmmoniak(NH3).

27

d.AluminiumreagiertmitSauerstoffzuAluminiumoxid(Al2O3).

e.Schwefeldioxid(SO2)reagiertmitSauerstoffzuSchwefeltrioxid(SO3).

2.GleichefolgendeBeispieleaus:

K+O2→K2O

Al+S→Al2S3

N2+O2→N2O5

Fe2O3+Al→Fe+Al2O3

Al+HBr→AlBr3+H2

HCl+MgO→MgCl2+H2O

CH4+O2→CO2+H2O

C2H6+O2→CO+H2O

C2H6+O2→CO2+H2O

CH4+Cl2→CHCl3+HCl

H2O+Na→NaOH+H2

H2SO4+NaOH→Na2SO4+H2O

H3PO4+Ca(OH)2→Ca3(PO4)2+H2O

28

6.Verbrennung

+ Das Feuer spielte eine wichtige Rolle in der Entwicklungsgeschichte des Menschen. Es diente unterAnderem zum Garen von Speisen, zum Schutz vor Raubtieren, als Hilfsmittel bei der Treibjagd, zumBrennenvonKeramikoderzumHerstellenvonMetallen.

a.DieVerbrennungsreaktion

Versuch:EinStückEisenwolle (m≈2.5g)wirdabgewogenunddieMassenotiert.DieEisenwollewirdmit demBunsenbrenner entzündet und über einemUhrglas verglühen gelassen. Kleine abfallendeMetallstückewerdenaufdemUhrglasgesammelt.NachdemVersuchwirddieMassedeserhaltenenStoffsbestimmt.

Beobachtung:

VorderReaktion NachderReaktionAussehen:

Verformbarkeit:Masse: _________g _________g

Stoff:

Schlussfolgerung:

29

b.VoraussetzungenfüreineVerbrennung

Versuch1:Eine Kerze wird in eine Schale mit etwasWasser gestellt. Dann wird ein Becherglas über die Kerzegestülpt.DerVersuchwirdnocheinmalmiteinemgrößerenBecherglaswiederholt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

30

Versuch2:(a) In eine Abdampfschale werden einige Tropfen Benzin gegeben. Dann taucht man langsam einenbrennenden(langen)HolzspanindieAbdampfschale.(b)DergleicheVersuchwirdmiteinigenTropfenHeizölwiederholt.(c)DasHeizölwirdaufeinerHeizplattevorsichtigerwärmtundderVersuchdannwiederholt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

31

EinStoffdermitFlammenbildungverbrenntbenötigtzurReaktioneinebestimmteMindesttemperatur.Erstab dieser Temperatur entwickelt der Stoff genügend brennbare Gase, die mit Sauerstoff reagierenkönnen.

AusdenBeobachtungenausdenVersuchen1und2kannmandasVerbrennungsdreieckableiten:

Merke:DamiteineVerbrennungablaufenkannmüssendreiVoraussetzungengleichzeitigerfülltsein:1.EsmusseinbrennbarerStoffvorhandensein.2.EsmussgenügendSauerstofffüreineVerbrennungvorhandensein.3.DerbrennbareStoffmusseinebestimmteMindesttemperaturaufweisen.

c.BrändeundBrandbekämpfung·Brände

EinBrandisteinFeuerdassichunkontrolliertausbreitet.

·Brandbekämpfung

I.Allgemeines:

Versuch1:Ein Reagenzglas wirdmit einigenmLAlkohol (Ethanol) befüllt. Das Ethanol wird leicht erhitzt und dieaustretendenDämpfeentzündet.DasReagenzglaswirddannineinBecherglasmitkaltemWassergetaucht.

Beobachtung:

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Schlussfolgerung:

Versuch2:In einer Abdampfschale wird etwas Ethanol entzündet. Die Abdampfschale wird dann mit einerMetallplatteabgedeckt.

Beobachtung:

Schlussfolgerung:

Bemerkung:(Man darf die Metallplatte nicht zu schnell entfernen, da sich der brennbare Stoff sonst bei erneuterLuftzufuhrwiederentzündenkann)

Merke:

Um einen Brand zu löschen genügt es prinzipiell, eine der Voraussetzungen für die Verbrennung zuunterbinden:•denBrennstoffentfernen

•denbrandförderndenStoffentfernen,

•dieTemperaturunterhalbderfürdieVerbrennungnotwendigenTemperaturhalten.

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II.Löschmittel

-Wasser

Versuch:AufeinerMetallplattewerdeneinigeHolzspäneentzündet.MiteinerSprühflaschewirddannWasseraufdasFeuergegeben.

Beobachtung:

Erklärung:WennWasseraufdenBrandherdgelangtdannverdampftesdort.DabeinimmtdasWasserWärmeaufund der brennbare Stoff wird bis unter seinen Brennpunkt abgekühlt. Zusätzlich verdrängt derentstehendeWasserdampfdieLuftausderUmgebungdesBrandherds.DasFeuerhatdannnichtmehrgenügendSauerstoffunddieFlammeerlischt.

Schlussfolgerung:

-Kohlenstoffdioxid

Versuch:IneingroßesBecherglaswerdendreiverschiedenhohe,brennendeKerzengestellt.DurcheinenSchlauchwirdKohlenstoffdioxidgasindasBecherglasgeleitet.

Beobachtung:

Erklärung:KohlenstoffdioxidisteinfarblosesGasmithoherDichte("schwerer"alsLuft),welchesdieVerbrennungnichtunterhält.WenndasBecherglassichmitKohlenstoffdioxidfülltdannwirddieLuftdarausverdrängt.Das Becherglas füllt sich von unten nach oben mit Kohlenstoffdioxid und die Flammen werdennacheinandererstickt.

Schlussfolgerung:

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-Schaum

Versuch:Eine kleineAbdampfschale wird auf eine Metallplatte gestellt und ca. zur Hälfte mitAlkohol (Ethanol)befüllt.DasEthanolwirdentzündet.UmdasFeuerzulöschenwirzunächstmiteinerSpritzflascheWasserzumAlkoholgegeben.

Beobachtung:

Versuch:In einem kleinen Erlenmeyerkolben wird etwas Spülmittel aufgeschäumt und der Schaum auf dasbrennendeEthanolgegeben.

Beobachtung:

Erklärung:

Schlussfolgerung:

-Pulver

Löschpulvergreift indiechemischeVorgängebeimVerbrennungsprozessein.Manbezeichnetdiesals"antikatalytischeWirkung".

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d.FeuerlöscherundBrandklassen

BrandklassenUmschnellzuerkennen,fürwelcheBrändeeinbestimmtesLöschmittelbenutztwerdenkannwurdendiebrennbarenStoffeinverschiedeneBrandklassenunterteilt:

A Feste,glutbildendeStoffe Holz,Papier,Kohle,Textilien,...B FlüssigeStoffe Benzin,Heizöl,Alkohol,...C Gase Erdgas,Wasserstoff,Acetylen,...D Metalle Aluminium,Eisen,...E SpeiseölundFett Frittieröl

AufjedemFeuerlöschersinddieBrandklassenvermerkt,fürdieereingesetztwerdenkann:

PulverlöscherfürdieBrandklassenA,BundC CO2-LöscherfürBrandklasseB