Chemie begreifen, Schulbuch

Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Hier wird es anschaulicher Die Atmosphäre S4 217 Zwei wichtige »Spurengase« der Atmosphäre wurden bereits besprochen: die molekularen Verbindungen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Überwiegend besteht Luft aus den Nichtmetall- elementen Stickstoff und Sauerstoff, deren Mengenverhältnis sich bei der Reaktion mit weißem Phosphor zeigt. Das Ziel ist, durch Vergleichen der Nichtmetallelemente zu verstehen, welche gasförmig sind und die Atmosphäre bilden können. Wie groß ist – gerundet – der Prozentanteil von N 2 und O 2 in der Luft? Wie heißt das Molekül P 4 O 10 (Zahlwort für 10 = deka)? Welche Stoffe entstehen bei der Reaktion von Nichtmetall- oxiden mit Wasser? Wie wird die Reaktions- gleichung für die Bildung von H 3 PO 4 (Phos- phorsäure) aus P 4 O 10 und H 2 O formuliert? In welchem Aggregatzustand liegen die einzelnen Nichtmetallelemente vor? Warum vermeiden größere Nichtmetallatome die Ausbildung von Mehrfachbindungen im Gegensatz zu kleineren? Wie sind die Valenzstrichformeln von N 2 , O 2 und P 4 zu formulieren? Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Bindungswinkel im P 4 -Molekül und seiner Reaktionsfähigkeit? Welche Ursache hat die Reaktionsträgheit des Stickstoff-Moleküls? Ist die Dreifachbindung im N 2 -Molekül energie- reich oder energiearm? Warum unterscheidet sich die Triebkraft bei den verschiedenen Nichtmetallelementen? Wie kann die Zusammensetzung der Atmosphäre relativ konstant bleiben, obwohl fast alle Moleküle an biochemischen Reaktionen teilnehmen? Wie viele Elektronenpaarbindungen streben die verschiedenen Nichtmetallatome an und warum tun sie dies? Neben dem gewöhnlichen Sauerstoff existiert noch eine weitere Form: das Ozon. Wie ist es möglich, dass Elemente in verschiedenen Modifikationen existieren? Eine kleines Stück weißer Phosphor wird in ein Glasgefäß gegeben, das auf Wasser schwimmt. Man stülpt einen hohen, offenen Glaszylinder darüber und markiert an der Wand den Wasser- pegel (a). Mit einem erhitzten Draht wird der Phosphor entzündet und der Glaszylinder so schnell wie möglich luftdicht verschlossen. Man wartet, bis der Verbrennungsprozess beendet ist und sich das restliche Gas nicht mehr weiter zusammenzieht (b). Danach wird so viel Wasser zugegeben, bis keinerlei Niveau- unterschied mehr besteht. Nach dieser Maß- nahme kann abgemessen werden, dass sich das Luftvolumen um ca. 1 / 5 verkleinert hat (c). Das weiße, staubförmige Verbrennungsprodukt des Phosphors (P 4 O 10 ) löst sich in Wasser und erniedrigt den pH-Wert. Diese Veränderung kann zB mit einem pH-Indikator angezeigt werden (d). c) d) b) a) N 2 N P 4 P Nur s zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv