Impuls Chemie 4, Schulbuch

Lernstoff-Doppelseite Liebe Schülerin, lieber Schüler, auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie „Impuls Chemie“ aufgebaut ist. Das Schulbuch hat elf große Kapitel, die jeweils aus zwei Lehrstoffdoppelseiten, zwei Übungs- doppelseiten, einer Zusammenfassungsseite und einer Seite zum forschenden Lernen bestehen. Wie arbeite ich mit diesem Buch? Übungs-Doppelseite Zusammenfassung Erforsche selbst 2 Seiten Lernstoff 2 Seiten Übungen 2 Seiten Lernstoff 2 Seiten Übungen 1 Seite Zusammenfassung 1 Seite „Erforsche selbst“ „Impuls Chemie“ hat elf große Kapitel, die jeweils aus 10 Seiten bestehen: Hier kannst du dein Wissen selbst anwenden. Hier kannst du dein Wissen überprüfen und festigen. Allesbesteht auskleinstenTeilchen Allesbestehtauskleinsten Teilchen 2 Erdöl und Erdgas sind fossile Brennstoffe und nicht erneuerbar. 2 27 26 Erforsche selbst Zusammenfassung Neugierig? ImBild rechts siehst du,dass einAtom so großwie ein Fußballfeld wäre,wenn derAtomkern denDurchmesser einer Stecknadel hätte. Wie „groß“ ist aber einAtom inWirklichkeit? Damit du dir vorstellen kannst,wie „klein“Atome sind,hier eine ungefähre Zahl: Ein TropfenWasser besteht aus überHundertMilliardenBillionen = 100 Trilliarden (100000 000000 000000 000000 = 100 · 10 21 )Atomen! Da einAtom unvorstellbar klein ist, kann esmit herkömmlichen Methoden nicht gemessenwerden. Wie kannst du dieGröße desAtoms im Versuch bestimmen? Stelle eineVermutung an! DeineVermutung: Berate dichmit deinenMitschülerinnen undMitschülern. WelcheVorschläge haben sie, um dieGröße vonAtomen zu erforschen? Finde es selbst heraus! Fülle etwasWasser in ein breites,niedrigesGefäß (zB eine Petrischale) und bestreue dieOberflächemitBärlappsporen. Tropfe mit einer Pipette 0,1mlÖlsäure auf dieMitte derWasseroberfläche undmiss denDurchmesser desÖlflecks. Nun kannst du aus demVolumen und der Fläche desÖlflecks die Höhe berechnen.DieHöhe desÖlflecks entspricht in etwa derDicke einesÖlmoleküls (0,1ml = 100mm 3 ). Bedenke: EinÖlmolekül besteht aus über 50Atomen.Du kannst die ungefähre Größe einesAtoms ausrechnen, indem du dieMolekülgröße des Ölmoleküls durch vier rechnest. Besprich deine Erfahrungen und Ideen! Zuwelchem Ergebnis kommst dumit deinerGruppe? Was sagt deine Lehrerin oder dein Lehrer dazu? Mach etwas daraus! Recherchiere im Internet,wie dieGröße vonAtomen gemessenwird. Vergleiche dein Ergebnismit den im Internet gefundenGrößen. Warumweichen diese ab? Fasse zusammen 1 Unterstreiche in denAbsätzenA,B,C undD der Zusammenfassung jeweils drei Textelemente (insgesamt 12 Textelemente),die dir als besonders aussagekräftig undwichtig erscheinen. Bedenke: Ein Textelement soll nichtmehr als dreiWörter beinhalten. 2 Diskutieremit einerMitschülerin oder einemMitschüler,warum du dich für diese Textelemente entschieden hast. 3 Einigt euch gemeinsam auf jene vier Textelemente (eines proAbsatz),die euch beiden als diewichtigsten erscheinen, und schreibt sie in die vierweißen Felder. A B C D 4 Formuliert gemeinsam aus diesen vier Textelementen eigene kurzeMerksätze und schreibt sie in eure Chemie-Hefte. A Die kleinstenBauteile der StoffewerdenAtome genannt.Mit chemischenMethoden kannmanAtome nichtweiter zerlegen.Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und den elektrisch neutralenNeutronen.Um diesenAtomkern kreisenmit hoher Geschwindigkeit die elektrisch negativ geladenen Elektronen. B Im Periodensystem der Elemente sind dieAtome nach der steigendenAnzahl der Protonen (Kernladungs- oderOrdnungszahl) gereiht.Atomemit gleich vielen Schalen stehen in einer Zeile (Periode) nebeneinander. In einer Spalte (Gruppe) sind alle Elektronenmit gleicherAnzahl vonAußenelektronen enthalten. Für das chemische Verhalten derAtome (zBBindung) ist dieAnzahl der Elektronen in der äußerstenmit Elektronen besetzten Schale (Außenschale)wichtig. C AlleAtome streben nach einermit acht bzw. zwei Elektronen besetztenAußenschale = Edelgaszustand.Bei der Ionenbindung erreichen diesMetallatom undNichtmetallatom durch dieAbgabe (Metall) undAufnahme (Nichtmetall) von Elektronen.Dabei entstehen ein positives Ion (Kation) und ein negatives Ion (Anion).Durch ihre gegensätzliche elektrische Ladung ziehen die Ionen einander an (Ionenbindung). D Nichtmetallatome teilen sichAußenelektronen und bilden gemeinsame Elektronenpaare.Bei der Elektronenpaarbindung oder Atombindung entstehenMoleküle. DieAtome inMetallen geben die äußersten Elektronen ab.Diese bewegen sich dann frei imMetall.Die positiv geladenen „Atomrümpfe“ bilden einMetallgitter.Der Zusammenhalt bei derMetallbindung ist durch die frei beweglichen Elektronen gegeben. Elektronenhülle AtommitAtomhülle d≈100000 fm≈1Ångström ≈0,0000001mm Atomkern d≈10 fm Proton/ Neutron d≈1,5 fm Kopiervorlage p6eu5h 15 14 WiruntersuchenStoffe 1 1 Stoffe kann man trennen Basis und Plus – Das kann ich! Wie lassen sich Stoffgemenge trennen? Durchwelche Eigenschaften können sichReinstoffe voneinander unterscheiden? Nennemindestens vier Eigenschaften von Stoffen. Welche Trennverfahren nutzen unterschiedliche Siedepunkte? 1 Wie kannman unterschiedliche Löslichkeit nutzen? Was gehört zusammen?Verbinde die passenden Satzteilemit einem Strich. Bei der Chromatographie Durch die unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten Bei der Extraktion wird ein Teil des Stoffgemisches durch ein Lösungsmittel herausgelöst. erfolgt die Trennungmithilfe eines Fließmittels. werden verschiedene Farbstoffe getrennt. 5 Wie kannman Stoffe durch unterschiedliche Teilchengrößen trennen? Ergänze den Lückentext. Beim Filtrieren bzw. werden die einzelnenReinstoffe anhand der unterschiedlichen voneinander getrennt. Größere Teilchen bleiben im zurück, kleinere können diesen passieren. Warummuss zB der Luftfilter beimAutomanchmal gereinigt bzw.gewechseltwerden? Wie erfolgt eine Trennung durch unterschiedlicheDichte? Lässt duKakao länger stehen,wird dieser oben immer heller. Schüttest du die helle Flüssigkeit vorsichtig aus, kannst du erkennen,dass derKakao zuBoden gesunken ist. Erkläre diesenVorgang. 2 3 4 Laugenkammer Sudpfanne Salz Salzstock Wasser Sudhaus Sole Salz kannman auf unterschiedlicheArten gewinnen: aus demMeer (Meersalz),bergmännisch aus Salzlagerstätten (Steinsalz) oder als Siedesalz in Salzbergwerken. Dabeiwird Süßwasser unter hohemDruck in die unterirdischen Lagerstätten gedrückt.Das Salzwird im Wasser gelöst und so aus dem Stein extrahiert.Das entstandene Salzwasserwird als Sole bezeichnet. Die Solewird überRohrleitungen zur Siederei gepumpt,wo dasWasser in Sudpfannen verdampftwird und nurmehr das Salz übrig bleibt. Nenne die zwei Trennverfahren,mit denen Salz in Salzbergwerken gewonnenwird. Ist der Siedepunkt von Sole größer, kleiner oder gleich 100 °C? InKläranlagenwerden unterschiedlichste Arten der Stofftrennung und biochemischer Abbauprozesse angewandt. Finde heraus,welche, und beschreibe die Stufen 1, 2, 3 und 5 derKläranlage imHinblick auf die Trennverfahren. 1 Rechenwerk: 2 Sandfang: 3 Vorklärbecken: 4 Belebungsbecken:Hier bauenMikroorganismenVerunreinigungen ab.Dabeiwird laufend Luft eingeblasen. 5 Nachklärbecken: 6 Faulturm:DerKlärschlammwird im Faulturm vergoren.Dabei entstehtMethangas,das zur Energiegewinnung genutztwird. 6 7 Wasserentsalzung Beobachten+Untersuchen+Bewerten Löse Salz inWasser auf. Fülle eine große Schüssel zu ca. 2/3mit dem Salzwasser. Stelle ein sauberes leeresGlas in dieMitte der Schüssel. Esmuss niedriger sein als derRand der Schüssel. Bedecke dieOberseite der Schüsselmit durchsichtiger, selbsthaftender Plastikfolie und beschwere sie in derMittemit einem Stein. Stell die Schüssel nun einige Stunden in die Sonne. Beschreibe,was passiert, und versuche,dieseVorgänge zu erklären. WelcheArt vonWasser tropft insGlas? Kann diesesWasser als Trinkwasser verwendetwerden? V3 Materialien Wasser Salz große Schüssel selbsthaftende Plastikfolie Wasserglas Stein 1 2 3 4 5 6 11 10 WiruntersuchenStoffe 1 1 Der Stein der Weisen Basis und Plus – Das kann ich! Was ist der Stein derWeisen? Womit beschäftigten sich dieAlchemisten hauptsächlich? Nenne je zwei Elemente bzw. Stoffe,die vonAlchemisten entdecktwurden. Womit beschäftigt sich die Chemie? Wie teiltman chemische Stoffe ein? Verbinde die zusammenpassend nBegriffemit einer Linie. Stoffe,die sich chemisch nichtweiter zerlegen lassen Kombination aus zwei odermehreren Elementen (Bindungskräft halten die Elemente zusammen.) Mischung aus zwei oderm hreren Stoffen Verbindung Stoffgemenge Element Vervollständige dieDarstellung der Einteilung von Stoffen. Stoffe Verbindung Nenne jeweils zweiBeispiele für Gemenge: Verbindungen: Elemente: 1 2 3 4 5 6 Trage ein, ob ein homogenes oder ein heterogenes Stoffgemenge abgebildet ist. Haben unterschiedliche Stoffe auch unterschiedliche Eigenschaften? Umwelche Elemente handelt es sich? Recherchiere im Internet oder arbeitemit dem Periodensystem auf derUmschlaginnenseite desBuchs. Farbe: silbergrau Dichte: 1,43 g/l Dichte: 2,7g/cm 3 Schmelzpunkt: –218,80 °C Schmelzpunkt: 660 °C Siedepunkt: –182,97 °C Aggregatzustand: fest Aggregatzustand: gasförmig 7 8 Es gab unter denAlchemiste Forsch r,die zahlreiche nützliche Entdeckungen machten. Einer davonwar ohne Zweifel der in der Schweiz geboreneArzt Paracelsus,der auch in Österreich gelebt und earbeitet hat. Finde etwas über das Leben es Paracelsus heraus und verfasse in deinem Chemie-Heft einen kurzen Lebenslauf. Stoffewerden aufgrund ihrer jeweiligen Eigenschaft alsWerkstoff verwendet. Die oberösterreichische Firma FACC fertigt Teile für die Flugzeugindustrie. Eswerden zB dieWinglets für denAirbus 320 hergestellt. Finde heraus,welche Eigenschaften Teile für Flugzeuge habenmüssen. AuswelchenMaterialien könnten solche Teile hergestelltwerden? 9 10 Hier kannst du dein Wissen festigen. WiruntersuchenStoffe 1 1 Dekantieren Zentrifugieren Chromatographie Zentrifugenglas Fliehkraft Wie erfolgt eine Trennung durch unterschiedlicheDichte? Viele Flüssigkeiten (Farben,Hustensäfte)mussman vorGebrauch gut schütteln oder durchrühren,damit sich die einzelnenBestandteile wieder vermischen. DerGrund dafür ist,dassmanche Inhaltsstoffe durch ihre größereDichte nach einiger Zeit zuBoden sinken.Man spricht vom so genannten Sedimentieren . Die schwererenBestandteile bilden dann einenBodensatz. Die Flüssigkeit darüber kannman abgießen oder dekantieren . DasAbsetzen lässt sich durch Zentrifugen beschleunigen.Dabeiwerden die schwereren Stoffemithilfe der Fliehkraft nach außen gedrückt. FrüherwurdeRahm dadurch gewonnen,dassmanMilch zwei Tage stehen ließ.Rahm setzte sich durch die geringereDichte oben ab und konnte abgeschöpftwerden.Heutewird dieMilch in speziellen Zentrifugen innerhalbweniger Sekunden inMagermilch undRahm getrennt. Beim Sedimentieren und Zentrifugieren setzen sich schwerere Teilchen in Stoffgemischen ab. Wie kannman unterschiedliche Löslichkeit nutzen? Bei der Chromatographie werden die gelösten Farbteilchen verschiedener Farbpunktemithilfe eines Fließmittels getrennt.Auf Grund der unterschiedlichenWanderungsgeschwindigkeiten kommen die Farbstoffe ungleichweit. Legst du ein grünesBlatt längere Zeit inAlkohol, löst sich grüne Farbe (Chlorophyllmoleküle) aus demBlatt.DiesenVorgang nenntman Extraktion . InKaffeemaschinenwerden dieGeschmacksstoffe desKaffees durch ExtraktionmitWasser herausgelöst. Die Chromatographie dient zur Trennung vonGemischenmithilfe eines Fließmittels. Bei der Extraktionwird durch ein Lösungsmittel ein Teil aus einem Stoffgemisch herausgelöst. M M Um Salz vonWasser zu trennen, wird salzigesMeerwasser in flache Becken geleitet. Sobald diese gefüllt sind,wird der Zulauf vom Meer verschlossen.Durch die Sonnewird dasWasser in den Becken verdunstet und es bleibt nurmehr Salz übrig. Stoffe kann man trennen Aus dermodernenKriminologie ist die Chemie nichtmehrwegzudenken. MitAnalysemethodenwie der Chromatographie kann zB der genaue Alkoholgehalt inBlut bestimmtwerden.Mithilfe derGaschromato- graphie können sowohl dieHerkunft undArt vonDrogen als auch kleinsteMengen vonBrandbeschleunigern bei derUntersuchung von Bränden nachgewiesenwerden.UmUrkundenfälschungen zu beweisen, werdenMethodenwie dieDünnschichtchromatographie verwendet. Wie lassen sich Stoffgemenge trennen? In Stoffgemengen bleiben die einzelnen physikalischen Eigenschaften derReinstoffe,wieDichte, Schmelz- und Siedepunkt, Löslichkeit usw. erhalten. Dadurch lassen sich Stoffgemengewieder in ihreReinstoffe zerlegen. Voraussetzung ist allerdings,dass sich dieReinstoffe in ihren physikalischen Eigenschaften ausreichend voneinander unterscheiden. DieKunst besteht darin,die unterschiedlichen Eigenschaften herauszufinden. Reinstoffe unterscheiden sich durch ihre physikalischen Eigenschaften. Stoffgemenge kannman durch unterschiedliche physikalische Eigenschaften derReinstoffe trennen. Welche Trennverfahren nutzen unterschiedliche Siedepunkte? Salzwasser kannst du in Salz undWasser trennen, indem du das Gemenge auf über 100 °C erhitzt.Bei dieser Temperatur verdampft das Wasser und Salz bleibt alsReinstoff zurück.Dieses so genannte Eindampfen wird bei der Trennung von Lösungen angewendet. Du kannst dasWasser aber auch langsam verdunsten lassen. Bei der Destillation wird die verdampfte Flüssigkeitwieder abgekühlt (kondensiert) und in reiner Form aufgefangen. Trennverfahren,bei denen die unterschiedlichen Siedepunkte derRohstoffe zur Trennung genutztwerden, sind Eindampfen, Verdunsten oderDestillieren. Wie kannman Stoffe durch unterschiedliche Teilchengrößen trennen? In unterschiedlichsten Filtern (Kaffeefilter, Luftfilter)werden Teilchen aus Flüssigkeiten oderGasen herausgefiltert,weil diese die kleinen Löcher des Filters nicht passieren können. Auch Sieben ist eine Trennung aufgrund unterschiedlicher Teilchengröße. Trennverfahren durch die unterschiedliche Teilchengröße in Gemengen sind Filtrieren und Sieben. M M M Stofftrennung durch Filtrieren Die Stofftrennung durch Destillation erfolgt aufgrund unterschiedlicher Siedepunkte. Kondensieren Verdampfen Kühlwasser Getrennte Farbe Beobachten+Untersuchen+Bewerten Zeichne auf dem Filterpapierstreifen 1 cm vom unteren Rand entferntmit den Faserstiften nebeneinandermehrere ca. 2mm große Punkte. Fülle dasGlas so hochmitWasser,dass du deinen Filterpapierstreifen hineinhängen kannst und dieser dasWasser gerade berührt. Hänge den Filterpapierstreifenmithilfe des Stabes in der Mitte desGlases auf. Beobachte,was geschieht. Auswelchen Farben bestehen die unterschiedlichen Farbpunkte? V2 Materialien weißes Filterpapier (Kaffeefilter), 12 x 4 cm mehrere dunkle Faserstifte Glas Holzstab und Büroklammer zum Aufhängen Wasser 12 13 Arbeitsblätter 3cg2sr WiruntersuchenStoffe 1 Die dreiHauptformen chemischer Stoffe sind Elemente, Verbindungen undGemenge. Ein Element ist in Stoff,der sich durch chemischeReaktion n nicht mehr i andere Stoffe zerleg lässt. Zurzeit si d 117Elemente bek nnt, die im Periodensystem der Elemente geordnet sind. Elemente lassen sich inMetalle undNichtmetalle unterteilen. Wasser ist eine Verbindung au d ElementenWasserstoff und Sauerstoff.Bindungskräfte halten die Elemente in einerVerbindung zusammen. Verbindungen und Elemente gehören in dieGruppe der Reinstoffe . Reinstoffe lassen sichmit physikalischenMethoden nicht zerlegen. In derNatur komm n fast nur Stoffgemische oder Stoffgemenge v r. Salzwasser ist einGemenge aus Salz undWasser. Teig ist einGemenge aus verschiedenenBackzutaten. Stoffgemenge lassen sich imGegensatz zuR instoffenmit physikalischen Trennverfahren in ihreBestandteile zerlegen. Sind in Stoffgemengen die einzelnen Stoffe bis zu den kleinsten Teilchen miteinander vermischt, sprichtman von homogenen Stoffen (zB Luft oder Zuckerwasser).Homogene Stoffgemenge lassen sich in Legierunge (zBBronze), Lösungen (zB Salzwasser) undGasgemische (zB Luft) unterteilen. Kannman die verschiedenen Teilchenmit bloßemAuge unterscheiden, nenntman sie heterogene Stoffe (zBGranit oderMilch).Heterogene Stoffgemenge kannman inGemenge (zBGranit), Suspensionen (zB Tusche), Emulsion (zBMilch),Rauch,Neb l (zBWasserdampf in Luft) und Schaum (zB Seifenschaum) einteilen. Haben unterschiedliche Stoffe auch unterschiedliche Eigenschaf n? Unterschiedliche Stoffe kannst du anhand v rschi dener Eigenschafte wie Farbe,Geruch,Geschmack,Härte,Masse,Dichte, Löslichkeit, Schmelz- und Siedepunkt, aber auchWärme- od r el ktrischer Leitfähigkeit unterscheiden. Diese Stoffeigenschaften lassen sichmit physikalischenVerfahren untersuchen. So lässt sich von jedem Stoff ein „Steckbrief“erstellen. M Wasser: eine chemische Verbindung der ElementeWasserstoff und Sauerstoff Granit ist ein heterogenes Gemenge. Alchemisten entwickelten Laborgeräte un entdeckt nviel chemische Elemente. Das Element Schwefel in Pulverform Der Stein der Weisen Das derzeit größteGoldlager derWelt befindet sich in der FederalReserve Bank ofNew York inManhattan (USA). Im Tresor derBank lagern etwa 550000Goldbarrenmit einerGesamtmasse von über 8000 Tonnen. Die gesamte, jemals geförderteGoldmengewurde 2013 auf etwa 166500 Tonnen geschätzt.Österreich besitzt ungefähr 280 TonnenGold. Was ist der Stein derWeisen? Der Stein derWeisenwar eine Substanz,der die Fähigkeit zugeschrieben wurde,Blei und andereMetalle inGold zu verwandeln.Außerdem sollte er das Leben unbegrenzt verlängern können. DieAlchemisten,die „Chemiker desMittelalters“, versuchten den Stein derWeisen zufinden.Obwohl sie keinen Erfolg bei derVerwandlung vonMetallenwieBlei inGold hatten,machten sie viele Entdeckungen, die die heutige Chemie beeinflusst haben. Frühe Formen von LaborinstrumentenwieMörser,Messbecher, Filter undRührstäbe wurden erfunden.DieAlchemisten entwickelten auchMethoden, um Gemische zu trennen, zB dieDestillation. Alchemisten,die Chemiker desMittelalters, entdeckten viele chemische Elemente: unter anderem Schwefel,Quecksilber und Arsen, aber auch Stoffewie Schwarzpulver. Sie beschäftigten sichmit derUmwandlung von Stoffen, etwa derHerstellung von Metallen,Porzellan undGlas. Im spätenMittelalterwurden dieAlchemistenmehr undmehr in den Hintergrund gedrängt. Stattdessen begannenHeilkundige,Metallurgen undB rgleut d rchBeobacht n, Experimenti ren und Probieren neuer Techniken, chemischeR aktionen zu erklären.DieWisenschaft der Chemie war im Entstehen. Die Chemie ist eineNaturwissenschaft,die sichmit demAufbau und den Eigenschaften von Stoffen und derenUmwandlung durch chemischeReaktionen beschäftigt. Wie teiltman chemisch Stoffe ein? UnsereUmwelt besteht aus Stoffen , egal ob es sich um feste Stoffe, Flüssigkeiten oderGase handelt. Licht,Wärme oder Töne sind keine Stoffe! M M DerBegriffAlchemiewird von dem arabischenWort al kimiy hergelei- tet. Späterwurde daraus dasWort alquimia und noch später dasWort Chemie. Steckbrief:Gold Farbe: goldgelb Dichte: 19,32 g/cm 3 Aggregatzustand: fest Schmelzpunkt: 1064 °C Siedepunkt: 2857 °C Geheimschrift Beobachten Erstellemithilfe des Zitronensaft s eine geheime Zeichnung oder einen geheimenBrief. Erstwenn du dasBlatt Papier über eineKerzenflamme hältst, erscheintwie durch Zauberhand die versteckte Botschaft. V1 Materialien einBlatt Papier etwas Zitronensaft Feder oder Pinsel 1Kerze 1 Wir untersuchen Stoffe Metalle Kupfer,Eisen Nichtmetalle Sauerstoff,Chlor Stoffe Stoffgemenge Granit,Salzwasser Verbindung Kochsalz, Zucker heterogen Granit,Milch Element Sauerstoff,Kupfer Reinstoff Sauerstoff,Kochsalz homogen Salzwasser, Luft 8 9 Arbeitsblätter j3t7fp Film km3e87 Hier bekommst du fachliche Informationen. 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv