1

2

3

4

Kenneigenscha�en von Reinstoffen

Aggregatzustand

Stoffgemische

Des�lla�on

charakteris�sche Eigenscha�en eines Reinstoffes

z.B.: Dichte (Masse/Volumen)

Löslichkeit

Wärmelei�ähigkeit

Aggregatzustand bei Raumtemperatur

Geruch

Geschmack

Farbe/Aussehen

Siedetemperatur

Schmelztemperatur

elektrische Lei�ähigkeit

...

flüssig (l)

Teilchen bewegen sich aneinander vorbei,mi�elstarke Anziehungs-krä�e zwischen den Teilchen

fest (s)

Teilchen schwingen am Gi�erplatz,starke Anziehungskrä�e zwischen den Teilchen

gasförmig (g)

Teilchen bewegen sich frei; schwache Anziehungskrä�e zwischen den Teilchen

heterogene Stoffgemische:

homogene Stoffgemische:

mehrere Phasen unterscheidbar, Teilchen in Grüppchen zusammenz.B. Suspension (Feststoff in Flüssigkeit), Emulsion (zwei Flüssigkeiten)

einheitliches Aussehen, nur eine Phase, Teilchen gleichmäßig miteinander vermischtz.B. Lösung (Feststoff, Flüssigkeit oder Gas in einer Flüssigkeit)

Trennverfahren für Stoffe mit unterschiedlichen Siedetemperaturen

Stoffgemisch wird langsam erhitzt bis die Siedetemperatur des einen Stoffes erreicht wird, dieser verdamp� und steigt auf. Am Kühler kondensiert der Stoff wieder und trop� in die Vorlage

a: Kolben mit Stoffgemisch b: Thermometer, c: Kühler d: Vorlage mit Des�llat

sieden/verdampfenkondensieren

resublimierensublimieren

sch

mel

zen

erst

arre

n

a

b

c

d

Gemische aus zwei oder mehr Reinstoffen; mehrere Sorten kleinster Teilchen

Phase: Bereich mit einheitlichen Eigenscha�en

5

6

7

8

Reinstoffe

Chemische Reak�on

exotherme Reak�on

endotherme Reak�on

Defini�on: Reak�on, bei der Energie frei wird

Kennzeichen: Umgebung erwärmt sich, Lichterscheinungen

Defini�on: Reak�on, bei der Energie gebunden wird

Kennzeichen: Umgebung kühlt ab, Reak�on bricht ohne Energiezufuhr ab

Stoff mit spezifischen Eigenscha�en,nur eine Sorte kleinster Teilchen

Atome Moleküle aus gleichar�gen

Atomen

Element

Moleküle aus verschiedenen

Atomsorten

Salze: Kristalle aus Anionen

und Ka�onen

Reinstoff

Verbindung

Stoffumwandlung (Änderung der Eigenscha�en)

Umgruppierung von AtomenAuf Teilchenebene:

(Aufnahme oder Abgabe von innererEnergie)

Energieumsatz

Eduktemetastabil

Produktestabil

Reaktionsverlauf

Energie

Übergangszustandinstabil

ReaktionsenergieEi

AktivierungsenergieEA

Eduktestabil

Reaktionsverlauf

Energie

Übergangszustandinstabil

ReaktionsenergieEi

AktivierungsenergieEA

Produktemetastabil

9

10

11

12

Katalysator

Aufstellen von Reak�onsgleichungen

Aufstellen von Formeln

Benennung von einfachen Verbindungen

Stoff, der eine Reak�on beschleunigt, indem er die

Ak�vierungsenergie senkt

wird bei der Reak�on selbst nicht verbraucht

1. Elemente links/unten zuerst

2. Wer�gkeit der Elemente bes�mmen (PSE)

3. Kürzen möglich?

4. Überkreuzregel

Bsp.: Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff

C O2

Wer�gkeit IV II

gekürzt „II“ „I“

1. Element mit unverändertem dt. Namen2. Element abgeleitet vom lat./griech. Namen, Endung „-id“

Hauptgruppen-elemente mit abweichender

Wer�gkeit

Nur

Hauptgruppen

-elemente

oderNebengruppen

-elemente

II I

MgCl2

Magnesiumchlorid

VI II

S O3

Schwefeltrioxid

IV II

MnO2

Mangan(IV)oxid

1. Wortgleichung in Elementsymbole und Formeln übersetzen

3. Atomanzahlen jedes Elements auf beiden Seiten des Reak�onspfeils prüfen

wenn nö�g Atomanzahlen durch geeignete Koeffizienten ausgleichen (Gesetz der Massenerhaltung)

4.

2. bei Verbindungen: Wer�gkeiten der Elemente beachten

bei Elementen: Index 2 bei H O N Cl Br I F ergänzen

13

14

15

16

Atombau

Elemen�nforma�onen im PSE

Okte�regel

Salzbildung

Schalenmodell

Ener

gie

-maximal mögliche e -Anzahl

2pro Schale: 2n

+ 0Atomkern: p und n Masse des Atoms (in u)

-Atomhülle: Schalen mit e

Energiestufenmodell

C12

6

Nukleonenzahl(Anzahl Protonen + Neutronen)

Kernladungszahl = Ordnungszahl (Anzahl Protonen bzw. Elektronen)

Hauptgruppennummer: Anzahl der Valenzelektronen

Isotope:

Periode: Anzahl der besetzten Schalen (Energiestufen)

Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl

aus Metall und Nichtmetall

->

entstehendes Nichtmetallanion: entstehendes Metallka�on:

nega�v geladenposi�v geladen

beide erreichen durch Elektronenübertragung die Edelgaskonfigura�on

Ionenbindung:

Ionengi�er:

elektrosta�sche Anziehung zwischen Anionen und Ka�onen

dreidimensionale Anordnung von Anionen und Ka�onen

Atomkern

Valenzelektron (äußerste Energiestufe)max. 8

-

++

--

--

-

-

---

-

-2. Energiestufe (Schale)

1. Energiestufe (Schale)

3. Energiestufe (Schale)= Valenzschale

-

- - - - - - - -

- - 1. Energiestufe

2. Energiestufe

3. Energiestufe

Edelgaskonfigura�on:

Ausnahme Duple� (2 Elektronen):

Nichtmetalle sind Elektronenakzeptoren Metalle sind Elektronendonatoren

-Atome haben das Bestreben 8 e (Okte�) in der äußersten Schale (höchsten Energiestufe) zu erreichen

Wasserstoff, HeliumLithium, Beryllium

17

18

19

20

Eigenscha�en von Salzen

Molekulare Stoffe und

Elektronenpaarbindung (Atombindung/ kovalente Bindung)

Valenzstrichformeln

Metallbindungsmodell

meist hohe Schmelz- und Siedetemperaturen

als Feststoffe Nichtleiter

leiten in Wasser gelöst oder als Schmelze den elektrischen Strom

hart und sprödeDRUCK

-+

-+

-+

- +

-

-+

-+

-+

- +

- + +

-+

-+

-+

- +

- +

Ab

sto

ßu

ng

Jeder Valenzstrich entspricht einem bindenden oder freien Elektronenpaar der äußersten Schale

Regeln:

1. Die Summe der Valenzelektronen der freien Atome und im Molekül ist gleich

Jedes Atom im Molekül besitzt die Edelgaskonfigura�on2.

3. Jeder Bindungspartner liefert die Häl�e der bindenden Elektronen

4.

Die Bindigkeit entspricht der Zahl der zur Edelgaskonfig. benö�gten Elektronen

5. Kohlenstoff, S�ckstoff und Sauerstoff (sowie Elemente ab der 3. Periode) können Mehrfachbindungen bilden

Metallatome geben ihre VE ab und werden zu Ka�onen (Metall-Atomrümpfen) mit der Edelgaskonfigura�on.

Die abgegebenen Elektronen bilden in den Lücken zwischen den Metallatomrümpfen ein Elektronengas aus delokalisierten frei beweglichen, gleichmäßig verteilten Elektronen.

neutrale Teilchen aus Nichtmetall-Atomen

Kohlenstoff, S�ckstoff und Sauerstoff können neben Einfach-

bindungen auch Mehrfachbindungen (Doppel-, evtl. Dreifach-

bindungen) knüpfen

Zahl der Bindungen (= Bindigkeit) entspricht den für die Edelgas-

konfigura�on benö�gten Elektronen (= Wer�gkeit)

+ + + ++ + + +

+ + + ++ + + +

- - - -- - - -

- - - -----

Atomrumpf

Elektronengas

bindende Elektronenpaare: zur Häl�e von jedem Bindungspartner -im Überlappungsbereich der e -Hüllen

zwischen den Atomkernen

jedes Atom im Molekül erreicht durch

bindende und freie Elektronen die

Edelgaskonfigura�on

brennbar

21

22

23

24

Eigenscha�en von Metallen

Sicherheit

Au�au Protokoll

Gas-Nachweise

dichteste Kugelpackungen

das frei bewegliche Elektronengas

wandert im elektrischen Feld

weitere: Farbe, Glanz, thermische Lei�ähigkeit

Elektrische Lei�ähigkeit

Mechanisch verformbare Feststoffe

-

Schichten können durch äußere Kra�-

einwirkung leicht gegeneinander ver-

schoben werden, das Elektronengas

fixiert die neue Lage

Gefahrensymbole

umwelt-gefährlich

explosions-gefährlich

brand-fördernd

gi�ig reizend ätzend gesundheits-schädlich

Chemikalienabfälle werden nach Anweisung des Lehrers entsorgt

Entsorgung

Keine Speisen und Getränke

Fluchtwege freihalten

Zuhören Denken Handeln!

allg. Verhaltensregeln

Schutzbrille und Labormantel tragen

sachliche Sprache, Formulierung im Präsens-Passiv (Es wird…, Man nimmt…)

Gliederung

Durchführung:Zur Wiederholung des Versuchs wesentliche Arbeitsan-weisungen, verwendete Geräte und Chemikalien

Beobachtung:Beschreibung der wahrgenommenen Veränderungen, Messwerte

Schlussfolgerung/Erklärung:Erklärung der Beobachtungen, Ableiten von Schluss-folgerungen, Auswertung der Messwerte

weißer Niederschlag beim Einleiten des Gases in Kalkwasser

Kohlenstoffdioxidnachweis

Glimmspanprobe Nachweis von Sauerstoff

Aufglühen eines glimmenden Holz-spans im Gas

Knallgasprobe Nachweis von Wasserstoff

hörbarer Knall bei Entzünden des Gases

- +

25

26

27

28

Formeln wich�ger Elemente und Verbindungen

Formeln wich�ger Basen

und zugehöriger Ionen

Formeln wich�ger Säuren

und zugehöriger Ionen

Chemisches Rechnen I

Stoffmenge (n) 231mol = 6,022 10 Teilchen

n = mM

molare Masse (M) entspricht Massenzahl des PSE gEinheit /mol

molares Volumen (V )m abhängig von Temperatur und Druck lEinheit /mol

n = VVm

für Feststoffe/ Flüssigkeiten verschieden

lfür Gase gleich: 24 /mol

bei 20°C, 1013 hPa

Salzsäure

Schwefelsäure

Schweflige Säure

Salpetersäure

Salpetrige Säure

Phosphorsäure

Kohlensäure

Essigsäure

HCl (aq)

H SO2 4

H SO2 3

HNO3

HNO2

H PO3 4

H CO2 3

CH COOH3

-Cl2-

SO4

2-SO3

-NO3

-NO2

3-PO4

2-CO3

-CH COO3

Chlorid

Sulfat

Sulfit

Nitrat

Nitrit

Phosphat

Carbonat

Acetat

Hydroxid

Ammonium

-OH+

NH4

Natronlauge

Kalilauge

Calciumhydroxid

Bariumhydroxid

Ammoniak

NaOH

KOH

Ca(OH)2

Ba(OH)2

NH3

(Kalkwasser)

(Barytwasser)

Wasserstoff

Sauerstoff

S�ckstoff

Chlor

Brom

Iod

Fluor

H2

O2

N2

Cl2

Br2

I2

F2

Methan

Wasserstoffperoxid

Schwefelwasserstoff

Braunstein

Kaliumpermanganat

Kaliumdichromat

Silbernitrat

CH4

H O2 2

H S2

MnO2

KMnO4

K Cr O2 2 7

AgNO3

29

30

31

Chemisches Rechnen II

Fällungsreak�onen

Avogadro-Konstante (N )A

Stoffmenge in einem bes�mmten

Volumen eines Lösungsmi�elsmolEinheit /l

n = NNA

Teilchenzahl (N)

Dichte () Masse pro Volumen kgEinheit /l

Konzentra�on (c)

236,022 10 Teilchen pro mol

n = cV

Qualita�ve Analy�k

32

Iden�fizierung von Ionen oder Molekülen mit Hilfe von

bes�mmten Nachweisreagenzien

nega�ve

Blindprobe:

Durchführung des Nachweises ohne die

nachzuweisende Substanz

nega�ves Ergebnis zeigt Sauberkeit der

Reagenzien

Flammenfärbung+

-

-I II

Methode zur Iden�fizierung von Metall-Ionen

Na: gelb

Grundlage:

Ein Valenzelektron des Metalls

nimmt Energie der Bunsen-

brennerflamme auf und wird

auf ein höheres Energieniveau

angehoben

I

Beim Zurückfallen in den Grundzustand gibt das Elektron die aufgenommene Energie in Form von Licht wieder ab

II

posi�ve

Blindprobe:

Durchführung des Nachweises mit der

nachzuweisenden Substanz

posi�ves Ergebnis zeigt Funk�onsfähig-

keit der Reagenzien

Ca: ziegelrot Li: karminrot

Ba: fahlgrün

K: viole�

Das Anion eines leicht löslichen Salzes verbindet sich mit

dem Ka�on eines anderen leicht löslichen Salzes zu einem

schwer löslichen Salz und fällt als Niederschlag aus

Beispiele:

* ermöglicht Unterscheidung von NS mit Carbonat-Ionen (löst sich bei Anwesenheit von Säure auf)

*Halogenid-Ion + AgNO + Säure3 weißer NS = AgCl

fahlgelber NS = AgBr

weißer NS

weißer NS

gelber NS = AgI

weißer NS

*Barium-Ion + Na SO + Säure2 4

Calcium-Ion + Na CO2 3

Carbonat-Ion + CaCl / BaCl2 2

33

34

35

Dipol

Elektronenpaarbindung bei der die bindenden Elektronen

zum elektronnega�veren Bindungspartner verschoben sind.

(Kennzeichnung durch Par�alladungen)

Elektronega�vität (EN)

polare Atombindung

= polares Molekül

ungeladenes Molekül mit polaren Atombindungen ohne

symmetrischen Molekülbau36

VSEPR

Elektronenpaarabstoßungsmodell

1.

2.

3.

Elektronenpaare stoßen sich auf Grund ihrer nega�ven

Ladung gegensei�g ab und ordnen sich deshalb mit größt-

möglichem Abstand zueinander an

Nichtbindende Elektronenpaare benö�gen mehr Raum als

bindende Elektronenpaare

Mehrfachbindungen zählen bei der Bes�mmung des räumlichen

Baus wie eine Bindunglinear 180°

tetraedrisch109,5°

pyramidal 107°

gewinkelt 105°

gewinkelt <120°

trigonal-planar120°

Maß für die Fähigkeit eines Atoms die Elektronen einer

Elektronenpaarbindung zu sich zu ziehen

EN ist abhängig von Atomgröße und Kernladung

B C

H

Li

Na

K

Be

Mg

Ca

Al Si

Ga Ge

N

P

As

O

S

Se

F

Cl

Br

He

Ne

Ar

Kr

H - Br

EN: 2,2 EN: 2,96

nega�ve Par�alladung

posi�vePar�alladung

keine Dipol-Moleküle

H - C - H- H

-

H

Cl - Cl

H - Cl

Dipol-Moleküle

OH H

- - H - C - Cl- H

-

H

Säuren und

saure Lösungen

37

38

39

ZusammenhangZMK - Stoffeigenscha�en

Orbital

40

Bes�mmung der Zwischenmolekularen Krä�e

Je stärker die ZMK zwischen den Teilchen

eines Stoffes sind, desto höher ist die Siede-

temperatur dieses Stoffes

Gleiches gilt für die Schmelztemperatur

Siedetemperatur :

Hydrata�on: Umhüllung von Ionen mit den Dipolmolekülen

des Wassers aufgrund elektrosta�scher Wechsel-

wirkung (Dipol-Ionen-Wechselwirkung)

Die Wasserhülle wird als Hydrathülle bezeichnet

Löslichkeit: „Gleiches löst sich gut in Gleichem“

polare Stoffe lösen sich gut in polaren LM

unpolare Stoffe lösen sich gut in unpolaren

Lösungsmi�eln

Aufenthaltsraum für Elektronen

Jedes Orbital kann mit maximal2 Elektronen besetzt sein

z.B. 2. Energiestufe

bis zu 8 Valenzelektronen in 4 Orbitalen:

1s-Orbital + 3p-Orbitalep -Orbitaly

p -Orbitalx

p -OrbitalzAtomorbital (s-Orbital)

MolekülorbitalDurch Überlappung von 2 Atomorbitalen verschiedener Atome entsteht ein Molekül-orbital mit einem bindenden Elektronenpaar

Dipol

nein ja

stark pos. polarisiertes H-Atom?Van-der-WaalsKrä�e

Dipol-DipolWechselwirkungen

abhängig von

Stärke

nein

H-Brücken

ja

OberflächeAtommasse EN Anzahl

Säuren = Protonendonatoren+= Stoffe, die Protonen (H ) abgegeben können Säuren

Molekülbau:

Teilchen besitzen mindestens ein H-Atom, das über eine stark

polare Elektronenpaarbindung (an ein O-, Cl-, F- oder Br-Atom)

gebunden ist

+Saure Lösungen = wässrige Lösungen, die Oxoniumionen (H O (aq)) 3

enthaltenSaure Lösungen = + -es gilt n(H O ) > n(OH )3Saure Lösungen =

Indikatorenund

pH-Wert

41

42

43

Ampholyte

Protolyseund

Neutralisa�on

44

Basenund

alkalische Lösungen

Basen = Protonenakzeptoren+= Stoffe, die Protonen (H ) aufnehmen können Säuren

Molekülbau:

Teilchen besitzen mindestens ein freies Elektronenpaar, das sie

zur Bindung des Protons zur Verfügung stellen

Alkalische Lösungen/ Laugen = wässrige Lösungen, die Hydroxid- -Ionen (OH (aq)) enthaltenAlkalische Lösungen/ Laugen =

+ -es gilt n(H O ) < n(OH )3Alkalische Lösungen/ Laugen =

Molekülbau:

Teilchen besitzen mindestens ein H-Atom, das über eine stark

polare Elektronenpaarbindung (an ein O-, Cl-, F- oder Br-Atom)

gebunden ist und ein freies Elektronenpaar, das sie zur Bindung

des Protons zur Verfügung stellen

Stoffe, die als Base und Säure reagieren können

Beispiele: H O 2

-HSO4

Säure-Base-Reak�on = Protonenübergang+ein Proton (H ) wird von einem Säureteilchen auf ein Baseteilchen

übertragen, dabei entsteht aus der Säure ein korrespondierendes

Baseteilchen und aus der Base ein korrespondierendes Säure-

teilchen - +| |HS + B S + HB

korrespondierende Säure-Base-Paare

Sonderform: Neutralisa�ons-Reak�on

Sonderform: exotherme Reak�on einer sauren mit einer

alkalischen Lösung, bei der ein Salz entstehtSonderform: + - - +

X + OH + Y + H O XY + 2H O3 2(aq)}

Lauge

}

saure Lösung Salz Wasser

+ -Indikatoren = Stoffe, die je nach Anwesenheit von H O - oder OH -3

Indikatoren = Ionen ihre Farbe verändern

Beispiele: Indikator

Lackmus

Phenolphtalein

Bromthymolblau

sauer

rot

farblos

gelb

neutral

viole�

farblos

grün

alkalisch

blau

pink

blau

Universalindikator = Mischindikator, lässt eine Bes�mmung des

pH-Wertes zu (zeigt großes Farbspektrum)Universalindikator =

+pH-Wert = Maß für die Konzentra�on der H O -Ionen in der Lösung 3

+pH = log c(H O )10 3pH-Wert =

Verdünnen auf das 10-fache bedeutet pH + 1 pH-Wert =

0 7 14<<sauer neutral alkalisch

Aufstellenvon

Redoxgleichungen

45

46

47

Redoxreak�onen

Oxida�onszahlen

48

Titra�on

Maßanalyse zur Bes�mmung der Konzentra�on einer

unbekannten sauren/ alkalischen Lösung

Au�au:Büre�e mit

Maßlösung bekannter Konzentra�on

Probenlösung unbekannter Konzentra�on

Am Äquivalenzpunkt (= Umschlag der Indikatorfarbe) gilt+ -n(H O ) = n(OH )3

mit Indikator

Ermi�eln der Redoxpaare und der Oxida�onszahlen

Formulieren der Ox.-/Red.-Teilgleichungen

(Atombilanz beachten!) incl. Elektronenabgabe/ -aufnahme

+Vorhandene Ladungen mit H O -Ionen (saures Milieu) 3

-oder OH -Ionen (basisches Milieu) ausgleichen

Ausgleichen der Atombilanz mit H O2

Mul�plizieren der Teilgleichungen

Addi�on der Teilgleichungen zur Redoxgleichung

1.

2.

3.

4.

5.

6.

(Atombilanz beachten!) incl. Elektronenabgabe/ -aufnahme

-oder OH -Ionen (basisches Milieu) ausgleichen

Elektronenübertragungsreak�onen

bestehen aus Elektronenabgabe und Elektronenaufnahme

Oxida�on = Abgabe von Elektronen

(Oxida�onszahl steigt)

Oxida�onsmi�el

Elektronenakzeptor

Reduk�on = Aufnahme von Elektronen

(Oxida�onszahl sinkt)

Reduk�onsmi�el

Elektronendonator

Teilchen ist