CheE1 - Einführung in die Chemie Flashcards
(133 cards)
1
Q
Womit beschäftigt sich die Chemie?
A
Chemie ist eine Naturwissenschaft, die sich mit Stoffen, Stoffeigenschaften und deren Umwandlungen beschäftigt.
2
Q
Worin unterscheiden sich Gegenstände von Stoffen?
A
Gegenstände bestehen aus Materialien, die man in der Chemie Stoffe nennt.
3
Q
Ist Tinte ein Gegenstand oder ein Stoff?
A
Ein Stoff, genauer genommen ein Stoffgemisch (stark gefärbtes Wasser).
4
Q
Auf welche Eigenschaften können Stoffe mit unseren Sinnen untersucht werden?
A
- Sehen: Farbe, Glanz, Oberflächenbeschaffenheit
- Geschmack
- Geruch
- Tasten: Temperatur, Oberflächenbeschaffenheit
5
Q
Welche Sinne sollten zur Untersuchung von Stoffen vermieden werden und warum?
A
Geschmack/Geruch/Tasten: Stoff kann gesundheitsschädlich, reizend, oder ätzend sein
6
Q
Wie lässt sich eine Metall/Stahlgabel von einer Aluminiumgabel unterscheiden?
A
Stahl/Metall: Lässt sich schwer verbiegen (hart), ist kratzfest und magnetisierbar Aluminium: Lässt sich leicht verbiegen (weich) und lässt sich nicht magnetisieren
7
Q
Auf welche Stoffeigenschaften lassen sich Stoffe durch einfache Stoffuntersuchungen untersuchen?
A
- Härte: z.B. Ritztest oder Verbiegen - Verformbarkeit z.B. Verbiegen - Magnetische Eigenschaft: z.B. Eisen, Nickel, oder Kobalt - Löslichkeit z.B. Öl in Wasser
8
Q
Was sind Lösungsmittel?
A
Flüssigkeiten, in denen sich andere Stoffe lösen.
9
Q
Wie lässt sich die Löslichkeit messen?
A
Es wird gemessen, wieviel Gramm eines Stoffs sich in 100g eines Lösungsmittels lösen.
10
Q
Was ist der Aggregatzustand?
A
Als Aggregatzustände werden die unterschiedlichen Zustände eines Stoffes bezeichnet, die sich durch bloße Änderungen von Temperatur oder Druck ineinander umwandeln können.
11
Q
Wie lauten die klassischen Aggregatzustände?
A
Fest, flüssig, und gasförmig.
12
Q
Wie lauten die zwei Temperaturpunkte, bei denen Stoffe flüssig bzw. gasförmig werden?
A
Gasförmig > Flüssig: Kondensationstemperatur Flüssig > Gasförmig: Siedetemperatur
13
Q
Wie lauten die zwei Temperaturpunkte, bei denen Stoffe fest werden?
A
Fest > Flüssig: Schmelztemperatur Flüssig > Fest: Erstarrungs- oder Gefriertemperatur
14
Q
0 °F in °C
A
-17,4 °C
15
Q
0 °C in °F
A
32 °F
16
Q
Oberer Fixpunkt einer °F Temperaturskala
A
96 °F (Temperatur eines gesunden Menschen)
17
Q
0 °C in K
A
273,15 K
18
Q
Verändert sich der Aggregatzustand von Salz wenn es sich z.B. in Wasser löst?
A
Nein, es ist lediglich besser verteilt und deshalb nicht mehr sichtbar.
19
Q
Wie lautet die Formel zur Ermittlung der Dichte?
A
ρ = m/V ρ = kg/m3
20
Q
Wie lässt sich das Volumen eines unregelmäßig geformten Körpers ermitteln?
A
Mithilfe der Wasserverdrängungsmethode.
21
Q
Welche Stoffeigenschaft besitzen Stoffe mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit außerdem?
A
Eine gute Wärmeleitfähigkeit.
22
Q
Wie lässt sich der Wärmeverlust eines Hauses über die Fenster reduzieren?
A
Durch Einsatz von doppelt- oder dreifach verglasten Fenstern, welche einen Spalt als Zwischenraum besitzen. Dieser ist entweder mit Luft (schlechte Wärmeleitfähigkeit) oder dem Edelgas Krypton (noch schlechtere Wärmeleitfähigkeit) gefüllt.
23
Q
Welche Stoffeigenschaften besitzt Diamant in Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit?
A
Diamant leitet keinen elektrischen Strom, besitzt aber eine gute Wärmeleitfähigkeit.
24
Q
Welche Stoffeigenschaften besitzt Graphit in Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit?
A
Graphit leitet elektrischen Strom und besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit.
25
Welche Stoffeigenschaften besitzt Glas in Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit?
Glas leitet keinen Strom und besitzt eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, ist daher ein Nichtleiter und Wärmeisolator.
26
Nenne drei Wärmeisolatoren, die zugleich Nichtleiter sind.
- Baumwolle - Luft - Holz
27
Was sind Verbundwerkstoffe?
Verbundwerkstoffe sind Stoffe, die aus zwei oder mehreren Materialien bestehen und andere Eigenschaften besitzen als die einzelnen Komponenten.
28
Warum wird in Zügen, Flugzeugen und U-Bahnen oft Plexiglas (ein Kunststoff) anstelle von normalem Glas verwendet. Warum ist es bei Automobilen umgekehrt?
Plexiglas ist viel leichter als normales Glas. Die Gewichtsersparnis bedeutet wiederum eine Kostenersparnis, da weniger Energie für die Mobilität benötigt wird. Plexiglas kann jedoch leichter zerkratzen, weshalb es als Frontscheibe in Autos weniger gut zu gebrauchen wäre.
29
Wozu dienen Modelle in der Chemie.
Um komplizierte Sachverhalte einfacher zu erklären. Sie entsprechen dabei nicht immer der Realität.
30
Wie beschreibt das Teilchenmodell Stoffe?
Nach dem Teilchenmodell besteht jeder Stoff aus kleinsten Teilchen, die sich ständig bewegen.
31
Nenne zwei Eigenschaften, die nach dem Teilchenmodell bei allen Teilchen eines Stoffes gleich sind.
Größe und Gewicht der Teilchen.
32
Beschreibe das Lösen von Zucker mit dem Teilchenmodell.
Wenn der Zucker fest vorliegt, ist die Anziehung zwischen den Teilchen groß und der Abstand sehr klein. Wird Zucker in Wasser gelöst, so lösen sich Zuckerteilchen aus dem Verbund und die Anziehungskräfte zwischen den Zuckerteilchen werden kleiner, während der Abstand größer wird.
33
Beschreibe die Anziehungskräfte, Bewegung und die Abstände zwischen den kleinsten Teilchen bei den drei Aggregatzuständen.
Wenn die Anziehung zwischen den kleinsten Teilchen groß ist liegen die Teilchen dicht beieinander und bewegen sich wenig. Der Stoff ist dann fest. Beim Erwärmen verstärkt sich die Bewegung der Teilchen. Die Teilchen benötigen durch die stärkere Eigenbewegung mehr Platz. Dadurch wird die Anziehungskraft zwischen den Teilchen schwächer und der Abstand untereinander größer. Der Stoff wird erst flüssig, dann gasförmig. Im gasförmigen Zustand sind die Anziehungskräfte unter den Teilchen sehr gering und die Abstände sehr groß.
34
Erkläre anhand des Teilchenmodells was passiert, wenn heißes Wasser wieder abkühlt.
Senken wir die Temperatur der Teilchen, indem wir z. B. die Herdplatte ausschalten, dann verlieren sie ihre überschüssige Energie wieder, weil sie mit anderen Teilchen zusammenstoßen. Die Teilchen werden mit der Zeit langsamer und nehmen ihren ursprünglichen Zustand wieder an, den sie vor dem Erhitzen hatten. Man kann sagen, dass sie sich mit der Zeit ihrer Umgebung anpassen.
35
Auf welche Weise könnte man, außer durch Erwärmen, Energie an Teilchen weitergeben. Begründe.
Verringerung des Volumens (Komprimieren). Die Teilchen erwärmen sich durch den geringeren Platz, da sie durch ihre Eigenbewegung mit anderen Teilchen mehr zusammenstoßen als vorher.
36
Auf welche Weise kann man Gase flüssig machen? Erkläre anhand des Teilchenmodells.
Indem man den Teilchen des Gases die Bewegungsenergie entzieht (Abkühlen).
37
Erkläre das Phänomen, warum manche Stoffe direkt vom festen Aggregatzustand zum gasförmigen wechseln, ohne dazwischen als Flüssigkeit zu existieren. Wie nennen sich diese zwei Vorgänge?
Ihre Anziehungskräfte sind im festen Zustand gerade groß genug, um die Teilchen zusammenzuhalten. Sobald jedoch ein wenig Energie dazukommt, reicht diese aus, um die Anziehungskräfte so schnell zu überwinden, dass direkt ein Gas entsteht. Diesen Vorgang nennt man Sublimation und der umgekehrte Vorgang heißt Resublimation.
38
Nenne ein Beispiel für eine Sublimation/Resublimation.
Im Winter kann man beobachten, wie Schnee/Eis immer weniger wird, obwohl sich kein Tauwasser bildet. Das Eis wechselt trotz Temperaturen unter dem Gefrierpunkt seinen Aggregatzustand von fest zu gasförmig und wird zu Wasserdampf.
39
Wie unterscheiden sich die Teilchen von unterschiedlichen Stoffen?
Unterschiedliche Stoffe besitzen unterschiedlich große Teilchen und sich daraus ergebend auch unterschiedliche Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die zu unterschiedlichen Schmelz- und Siedetemperaturen führen.
40
Was ist die Dichteanomalie des Wassers?
Kühlt man wärmeres Wasser auf 4°C ab, so nimmt sein Volumen wie bei jeder anderen Flüssigkeit stetig ab, das heißt seine Dichte steigt kontinuierlich an. Sinkt die Temperatur jedoch unter 4°C, so dehnt es sich wieder geringfügig aus und die Dichte nimmt wieder etwas ab. Bei weiterer Abkühlung kommt es dann am Gefrierpunkt bei 0°C zum Aggregatzustandswechsel von flüssig zu fest und es erfolgt eine starke und sprunghafte Ausdehnung, weil sich ein Kristallgitter aus Wassermolekülen mit sehr hohem Platzanspruch ausbildet.
41
Nenne fünf Stoffeigenschaften, welche sich relativ einfach ermitteln lassen.
- Schmelz- und Siedetemperatur - Löslichkeit - Dichte - elektrische Leitfähigkeit - Wärmeleitfähigkeit
42
Wie erhalten wir unseren Körper in Hinblick auf Lebensmitteln am Leben?
Aus Lebensmitteln, die in einer Reihe von chemischen Reaktionen in "Energie" umgewandelt werden und unsere Organe versorgen.
43
Welche Aufgaben erfüllen Kohlenhydrate, Fette und Eiweise im Hinblick auf die Erhaltung unseres Organismus?
Ohne Fette könnten unsere Zellen keine Zellwände aufbauen. Ohne Eiweiße könnte unser Körper keine Enzyme produzieren, die erst viele chemische Reaktionen ermöglichen und unseren Körper vor Krankheiten schützen. Kohlenhydrate liefern uns schnelle Energie, fehlen diese, kann der Körper allerdings über Fettverbrennung diesen Mangel kompensieren.
44
Nenne Gründe, wieso Zusatzstoffe in Lebensmitteln eingesetzt werden.
Zusatzstoffe in Lebensmitteln werden zumeist verwendet, um diese „schmackhafter“ zu machen. Durch ein positives Esserlebnis soll man angehalten werden, das Produkt wieder zu kaufen. Oft dienen Zusatzstoffe auch dazu, das Produkt optisch ansprechender erscheinen zu lassen. Außerdem werden Produkte durch Zusatzstoffe länger haltbar gemacht.
45
Warum wird Speisesalz ein Trennmitteln zugefügt?
Um zu verhindern, dass das Salz Wasser aus der Luft zieht und dadurch verklumpt.
46
Was ist ein Reinstoff? Nenne ein Beispiel.
Stoffe, die nur aus einer einzigen Stoffart bestehen z.B. Zucker.
47
Wie nennt sich ein Stoff, das aus mindestens zwei Reinstoffen besteht?
Stoffgemisch.
48
Was sind heterogene Stoffgemische?
Die unterschiedlichen Bestandteile des Stoffes sind mit bloßem Auge, einer Lupe oder unter dem Mikroskop zu erkennen.
49
Was sind homogene Stoffgemische?
Die unterschiedlichen Bestandteile sind weder mit bloßem Auge, einer Lupe oder unter dem Mikroskop zu erkennen.
50
Benenne folgende heterogene Stoffgemische mit dem Fachbegriff: 1. Müsli 2. Schmutzwasser 3. Milch 4. Zigarettenrauch 5. Parfümnebel 6. Rasierschaum 7. Messing 8. Zuckerwasser 9. Luft
1. Feststoffgemisch (fest/fest) 2. Suspension (fest/flüssig) 3. Emulsion (flüssig/flüssig) 4. Rauch (fest/gasförmig) 5. Nebel (flüssig/gasförmig) 6. Schaum (gasförmig/flüssig) 7. Legierung (fest/fest) 8. Lösung (fest/flüssig, flüssig/flüssig, flüssig/gasförmig) 9. Gasgemisch (gasförmig/gasförmig)
51
Benenne folgende homogene Stoffgemische mit dem Fachbegriff: 1. Messing 2. Zuckerwasser 3. Luft
1. Legierung (fest/fest) 2. Lösung (fest/flüssig, flüssig/flüssig, flüssig/gasförmig) 3. Gasgemisch (gasförmig/gasförmig)
52
Warum ist homogenisierte Milch eigentlich ein heterogenes Stoffgemisch?
Weil zwei flüssige Stoffe (Wasser und Fett) nur sehr fein verteilt vorliegen. Zwar kann man mit bloßem Auge die unterschiedlichen Bestandteile nicht unterscheiden, unter dem Mikroskop lassen sich die Fetttröpfchen jedoch noch klar erkennen.
53
Wie wird Milch homogenisiert?
Indem man die Milch mit hohem Druck auf eine Metallplatte spritzt. Dabei zerkleinern verschiedene Kräfte die Fettanteile so stark, dass nur noch winzige Fetttröpfchen vorhanden sind. Diese brauchen eine längere Zeit, um zusammenzufinden und aus der Milch auszufallen, weil die kleinsten Fettteilchen jeweils von Wasserteilchen umgeben sind und somit „gelöst“ bleiben.
54
Teile folgende Stoffe in Reinstoffe und Stoffgemische ein: - Silber - Tuloul - Messing - Leitungswasser - Traubenzucker
Reinstoffe: Silber, Tuloul, Traubenzucker Stoffgemische: Messing, Leitungswasser
55
Was passiert beim "Kochen" in der Chemie?
Um neue Stoffe herzustellen, werden zunächst Reinstoffe zu homogenen Gemischen gemischt und anschließend meist erwärmt um umgewandelt zu werden. Um das gewünschte Produkt aus dem entstandenen Stoffgemisch wieder herauszubekommen, wird es von den anderen Bestandteilen getrennt.
56
Wozu gibt es Trennverfahren in der Chemie?
Um Reinstoffe aus Stoffgemischen zu gewinnen.
57
Welche Trennverfahren zum Trennen von Fest-Fest Stoffgemischen gibt es?
Auslesen, Sieben, Windsichten
58
Benenne die Stoffeigenschaft, die beim Sieben zur Stofftrennung genutzt wird.
Unterschiedliche Größe der einzelnen Stoffteilchen.
59
Wann eignet sich das Auslesen als Trennverfahren?
Wenn verschiedene Feststoffe getrennt werden müssen.
60
Wann eignet sich das Sieben als Trennverfahren?
- Wenn die (Fest)stoffteilchen unterschiedlich groß sind.
- Um die Bestandteile von Stoffen auf höchstens die Größe der Sieblöcher zu bringen z.B. bei Mehl
61
Was passiert beim Windsichten?
Nenne zwei Beispiele.
Beim Windsichten wird Luft zwischen die einzelnen Feststoffe geblasen. Dabei werden die leichteren Feststoffe aufgewirbelt und so von den schwereren Feststoffen getrennt. Beispiele: Mähdrescher, Recycling-Anlage
62
Was passiert beim Sedimentieren und Dekantieren?
Bei manchen Suspensionen setzen sich festere Bestandteile am Boden ab (Sedimentieren). Durch anschließendes Abgießen der Flüssigkeit wird so die Flüssigkeit vom Bodensatz getrennt (Dekantieren). Beispiel: Sand im Wasser
63
In welchem Spezialfall kann Sedimentieren nicht als Trennverfahren eingesetzt werden?
Nenne ein Beispiel.
Wenn eine Suspension stabil bleibt, weil sich die Feststoffbestandteile zu fein verteilt haben z.B. Zuckerwasser.
64
Sie haben einen feuchten Haufen Sand, in dem Muscheln verborgen sind. Wie können Sie dieses Stoffgemisch schnellstmöglich voneinander trennen? Beschreiben Sie.
Am einfachsten wäre es wohl, das Muschel-Sand-Gemisch in ein Sieb zu füllen und mit Wasser so lange zu waschen, bis die Muscheln frei von Sand sind. Die Löcher des Siebs sollten dabei so gewählt werden, dass der Sand hindurchfallen kann, die Muscheln aber nicht.
65
Stellen Sie dar, nach welchen Kriterien eine Auslese erfolgen kann.
z.B. nach der Farbe, Größe und Form der einzelnen Feststoffbestandteile.
66
Wann kann das Sedimentieren und Dekantieren einer Suspension nur erfolgreich durchgeführt werden?
Das Sedimentieren und Dekantieren kann nur erfolgreich verlaufen, wenn der feste Bestandteil der Suspension nicht zu gut verteilt ist. Es gibt Suspensionen, die „stabil“ sind, bei denen der feste Teil gar nicht zu Boden sinkt. Es könnte auch sein, dass der feste Bestandteil schon durch leichtes Bewegen wieder aufgewirbelt wird und sich in der Flüssigkeit schnell verteilt.
67
Vergleichen Sie die Trennmethoden des Siebens und Filtrierens.
Beide Vorgänge beruhen auf demselben Prinzip, kleinere von größeren Bestandteilen zu trennen. Beide werden meist dazu verwendet, feste von flüssigen Bestandteilen zu trennen.
68
Wie nennt man die Stoffeigenschaft, bei der Fremdteilchen in einem Aktivkohlefilter haften bleiben?
Absorptionseigenschaft.
69
Beschreiben Sie den Vorgang beim Verdampfen einer Salzlösung mithilfe des Ihnen schon bekannten Teilchenmodells.
Wir nehmen an, dass zu Beginn gleich viele Wasserteilchen wie Salzteilchen vorhanden sind. Durch die Wärmequelle fangen die Teilchen an, sich schneller zu bewegen. Da Wasser einen niedrigeren Siedepunkt als Salz hat, würde es als erstes verdampfen. Daher gehen nun ausschließlich die Teilchen des Wassers in den gasförmigen Zustand über, verlassen den Behälter und verteilen sich als zusätzliche Feuchtigkeit in der Luft. Die Teilchen des Salzes dagegen verdampfen aufgrund ihrer viel zu hohen Siedetemperatur nicht und verbleiben im Gefäß. Nach und nach würde es immer weniger flüssige Wasserteilchen und immer mehr gasförmige geben. Wir würden also die Wasserteilchen von den Salzteilchen trennen.
70
Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Aktivkohlefilter und einem Papierfilter. Worin liegen die jeweiligen Vor- bzw. Nachteile?
Bei einem gewöhnlichen Papierfilter bewirken nur die feinen Löcher im Filter die Trennung der festen Bestandteile von den flüssigen. Bei einem Aktivkohlefilter hingegen adsorbiert (hält fest) zusätzlich die Aktivkohle (ganz fein verteilte Kohle) die Feststoffe. Die Trennwirkung kann dadurch erhöht werden. Man macht sich also nicht nur die unterschiedliche Größe verschiedener Stoffe zunutze, sondern auch die Haftfähigkeit. Falls man allerdings den aus der Flüssigkeit gefilterten Feststoff rein vorliegen haben möchte, muss man diesen in einem weiteren Schritt wieder von der Aktivkohle trennen.
71
Wie funktioniert das Destillieren?
Beim Destillieren wird eine Lösung oder Suspension erhitzt, bis ein oder mehrere Reinstoffe ihre Siedetemperatur erreichen und verdampfen. Anschließend wird der Dampf durch ein wassergekühltes Rohr (Liebig-Kühler) geleitet um ihn abzukühlen. Dabei kondensiert der Dampf und wird in einem weiteren Behälter gesammelt.
72
Wie lassen sich Suspensionen bestehend aus Flüssigkeiten mit nahe beieinander liegenden Siedetemperaturen trennen? Wie funktioniert dieses Prinzip?
In einer Destillationsanlage mit einer zwischengeschalteten Vigreux-Kolonne. Flüchtige (d. h. leicht verdampfbare) Stoffe können diese Kolonne leichter passieren, während höher siedende in der Kolonne zur Kondensation gebracht werden. Mithilfe eines Thermometers zum Ablesen der aktuellen Gastemperatur und einer drehbaren Spinne am Ende des Liebig-Kühlers lassen sich die verschiedenen Flüssigkeiten zum richtigen Zeitpunkt auffangen. Verändert sich die Temperatur und verbleibt dann auf einem Plateau, bedeutet das, dass ein anderer Stoff gerade in die Gasphase eingetreten ist.
73
Warum werden an manchen Destillationsanlagen Vakuumpumpen angeschlossen?
Um einen Unterdruck innerhalb der Anlage zu erzeugen, welcher dafür sorgt, dass die Siedetemperatur der zu trennenden Stoffe gesenkt wird.
74
Stellen Sie die Vorteile dar, die eine Destillation gegenüber anderen Trennverfahren hat.
Die Destillation bietet die Möglichkeit Lösungen bzw. Flüssigkeitsgemische zu trennen, während mit anderen Verfahren meist Feststoffe von Flüssigkeiten getrennt werden.
75
Erklären Sie, weshalb das Kühlwasser am Liebig-Kühler so angeschlossen wird, dass das Wasser von „unten nach oben“ fließt.
Auf diese Weise wird die Kühlwirkung erhöht. Das Wasser fließt gegen den Gasstrom, sodass dieser immer im Kontakt mit kälterem Wasser ist und schneller kondensieren kann.
76
Wie werden ätherische Öle aus Pflanzen gewonnen?
Dazu werden die ölhaltigen Blüten oder Blätter der Pflanze zerkleinert und in Alkohol gekocht. Auf diese Weise extrahiert man die löslichen Bestandteile der Pflanze. Daraufhin wird die entstandene Lösung filtriert und das Filtrat schließlich noch destilliert. Im „Sumpf“, also dem, was nach dem Entfernen des Alkohols noch im Kolben verbleibt, befinden sich die Öle, die dann weiterverwendet werden können. Hier macht man sich die Tatsache zunutze, dass Alkohol einen viel niedrigeren Siedepunkt hat als die ätherischen Öle, aber dennoch in der Lage ist, diese aus den Pflanzenteilen herauszulösen.
77
Wie können verschiedene Farbstoffe voneinander getrennt werden? Erkläre die Methode.
Die Chromatografie ermöglicht es, verschiedene Farbstoffe zu trennen – anhand der unterschiedlichen Geschwindigkeiten, mit denen sie durch ein Medium laufen. Grund für die unterschiedlichen Geschwindigkeiten ist die unterschiedliche Haftfähigkeit der Stoffe am Medium. Das Medium (auch „stationäre Phase“ genannt) ist bei der Papierchromatografie Papier. „Stationär“ bedeutet hier, dass das Papier sich beim gesamten Vorgang selbst nicht bewegt. Das soll nur das zu trennende Substanz- bzw. Farbstoffgemisch machen, weswegen es „mobile Phase“ genannt wird. Damit sich aber das zu untersuchende Stoffgemisch durch die stationäre Phase bewegen kann, wird noch ein Fließmittel benötigt. Das Fließmittel sollte so gewählt werden, dass sich alle zu trennenden Komponenten darin lösen. Auch müssen alle Komponenten am exakt selben Ort „starten“, hier darf niemand einen Vorsprung bekommen. Normalerweise ist das Fließmittel bei einer Papierchromatografie Wasser.
78
Wozu wird die Papierchromatografie genutzt?
Um die Qualität eines Stoffgemischs zu überprüfen oder um zu prüfen, ob verschiedene Stoffgemische aus denselben Komponenten bestehen, oder ob es sich bei der zu untersuchenden Substanz um ein Stoffgemisch oder einen Reinstoff handelt.
79
Erklären Sie, wie man bei der Papierchromatografie erkennen kann, ob es sich bei der zu untersuchenden Farbe um einen Reinstoff oder um ein Stoffgemisch handelt.
Während Farben, die aus einem Reinstoff bestehen, nur eine Farbe auf dem Papier hinterlassen, kann man bei Stoffgemischen mehrere Farben auf dem Papier ausmachen, die unterschiedlich weit vom Mittelpunkt bzw. Startpunkt entfernt sind.
80
Welche Trennverfahren zum Trennen von Flüssig-Flüssig Stoffgemischen gibt es?
Destillieren, Papier-Chromatografie
81
Welche Trennverfahren zum Trennen von Fest-Flüssig Stoffgemischen gibt es?
Dekantieren, Filtrieren
82
Auf der Zutatenliste von Lebensmitteln sind alle Inhaltsstoffe angegeben. Wieso ist es trotzdem schwierig, dieses Lebensmittel genauso selbst nachzumischen? Erklären Sie.
Da sich keine Mengenangaben auf der Zutatenliste befinden, wird der Geschmack des selbst zusammengemischten Lebensmittels wahrscheinlich vom fertig gekauften abweichen.
83
In welchen Aggregatzuständen können die Bestandteile einer homogenen Lösung vorliegen? Geben Sie jeweils ein Beispiel aus dem Alltag.
Die Bestandteile einer homogenen Lösung können in den Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig vorliegen, wobei eine flüssige Komponente immer enthalten sein muss. Ein Stoffgemisch aus den Bestandteilen fest und flüssig wäre zum Beispiel Salzwasser oder Zuckerwasser. Ein flüssig-flüssig-Stoffgemisch wäre z. B. Schnaps (Ethanol und Wasser) oder Tafelessig (Essigsäure und Wasser). Ein flüssig-gasförmig-Gemisch wäre Mineralwasser.
84
Benennen Sie vier heterogene Stoffgemische, die einen flüssigen Bestandteil enthalten.
Emulsion, Suspension, Nebel und Schaum sind heterogene Stoffgemische, die eine flüssige Komponente enthalten.
85
Sowohl Bronze (Legierung aus Kupfer und Zinn) als auch Granit sind ein Stoffgemisch. Was unterscheidet sie?
Bronze als Legierung aus Kupfer und Zinn ist ein homogenes Stoffgemisch, denn es ist durch Verschmelzen aus diesen Metallen entstanden. Bei Granit können die vielen verschiedenen Körner schon mit dem bloßen Auge unterschieden werden. Granit ist ein heterogenes Feststoffgemisch.
86
Beschreiben Sie das Trennverfahren des Dekantierens.
Beim Dekantieren wird eine feste Komponente von einer Flüssigkeit getrennt. Man muss warten, bis sich die festen Bestandteile der Suspension auf dem Boden des Behälters abgesetzt haben, und versucht dann vorsichtig, die Flüssigkeit in ein anderes Gefäß zu gießen, ohne den festen Stoff mitauszugießen.
87
Wieso kann durch den Einsatz von Aktivkohle die Trennwirkung beim Filtrieren erhöht werden?
An Aktivkohle können Teilchen bestimmter Größe adsorbiert (festgehalten) werden, die dann im Rückstand verbleiben und nicht durch die Poren des Filters ins Filtrat übergehen.
88
Erklären Sie den Vorgang des Filtrierens mit dem Teilchenmodell.
Teilchen eines Stoffes sind gleich groß, während die Teilchen verschiedener Stof fe auch unterschiedlich groß sind. Dazu kommt, dass bei festen Stoffen die Teilchen aneinandergelagert sind und somit der Teilchenverbund insgesamt größer ist. Die Teilchen der Flüssigkeit sind gegeneinander völlig frei beweglich und passen deshalb problemlos durch die Poren des Filters. Die Feststoffteilchen dagegen bestehen aus vergleichsweise sehr großen Teilchenverbänden (Partikel), in denen die einzelnen Teilchen fest miteinander verbunden sind, und passen somit nicht durch die Poren des Filters.
89
Nennen Sie zwei Beispiele, wofür die Destillation verwendet werden kann.
Die Destillation kann genutzt werden, um Wasser zu entsalzen. Da das gelöste Salz einen viel höheren Siedepunkt als Wasser hat, kann die Temperatur so ein gestellt werden, dass nur Wasser verdampft. Dieses ist dann nach dem Kondensieren salzfreier als vor der Destillation. Die Destillation kann auch dazu genutzt werden den Alkoholgehalt von alkoholischen Getränken zu erhöhen. Da der Alkohol Ethanol einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser hat, wird die erste Gasphase einen erhöhten Gehalt an Ethanol aufweisen.
90
Beschreiben Sie den Aufbau einer einfachen Destillationsapparatur in eigenen Worten.
Die zu destillierende Lösung wird in einen Destillierkolben, unter dem eine Wärmequelle platziert wird, gefüllt. An den Destillierkolben ist ein Liebigkühler mit einem Thermometer angeschlossen. Der Liebigkühler ist mit einem Kühlwasserkreislauf verbunden. Um das Destillat aufzufangen, wird am Liebigkühler ein Sammelgefäß aufgestellt.
91
Welche Stoffeigenschaften macht man sich bei den folgenden Trennungsverfahren zunutze: Chromatografie, Filtration, Dekantieren, Eindampfen?
Bei der Chromatografie macht man sich die unterschiedliche Haftfähigkeit der Stoffe zunutze, um diese zu trennen. Bei der Filtration ist die Teilchengröße die entscheidende Stoffeigenschaft. Beim Dekantieren wird die unterschiedliche Dichte der beteiligten Stoffe ausgenutzt und beim Eindampfen ist die Siedetemperatur entscheidend.
92
Woran lässt sich eine Stoffumwandlung erkennen?
Der Stoff besitzt nach der Stoffumwandlung neue Eigenschaften, die sich von seinen früheren Eigenschaften unterscheiden.
93
Wie lautet die Definition von Elementen?
Elemente sind Reinstoffe, die sich nicht weiter in andere Stoffe zerlegen lassen. Sie sind immer Reinstoffe.
94
Was enthält das Periodensystem?
Alle uns heute bekannten Elemente.
95
Wie entstehen Verbindungen?
Verbindungen entstehen aus Elementen durch chemische Reaktionen.
96
Wie werden Verbindungen genannt, die aus einem Metall und Sauerstoff bestehen?
Oxide; -oxid z.B. Eisenoxid
97
Wie werden Verbindungen genannt, die aus einem Metall und Schwefel bestehen?
Sulfide; -sulfid z.B. Zinksulfid
98
Wie ist die Bezeichnung der Verbindung aus Schwefel und Sauerstoff (SO₂)?
Schwefeldioxid
99
Wie lautet die Definition von Elementen?
Elemente bestehen aus Atomen, den kleinsten Teilchen.
100
Welche Besonderheit weisen die Atome eines Elements auf?
Alle Atome eines Elements sind gleich groß, gleich schwer und weisen auch dieselben Eigenschaften auf.
101
Was passiert bei einer chemischen Reaktion zweier Elemente?
Die Atome beider Elemente bleiben erhalten und verändern sich nicht, sie ordnen sich aber anders an. Durch die neue Anordnung erhält die Verbindung jedoch andere Eigenschaften als ihre Ausgangselemente.
102
Was ist ein Reaktionsprodukt?
Die Verbindungen, die durch eine chemische Reaktion von mindestens zwei Reinstoffen entstanden ist.
103
Woraus setzt sich eine chemische Formel zusammen?
Die chemische Formel enthält die Symbole der beteiligten Elemente in einer Verbindung. Außerdem ist das Anzahlverhältnis der Atome zueinander angegeben.
104
Korrigiere folgende Reaktionsgleichung: H₂ + Br₂ → Hbr
H₂ + Br₂ → 2Hbr
105
Beschreibe die folgende Reaktionsgleichung mit Worten: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
Vier Teilchen Eisen und drei Teilchen Sauerstoff reagieren zu zwei Teilchen Eisenoxid.
106
Beschreibe die folgende Reaktionsgleichung mit Worten: H₂ + Cl₂ → 2HCl
Ein Teilchen Wasserstoff und ein Teilchen Chlor reagieren zu zwei Teilchen Chlorwasserstoff/Wasserstoffchlorid.
107
Was ist zum Auslösen einer chemischen Reaktion nötig?
Eine Aktivierungsenergie z.B. in Form von Hitze.
108
Was ist eine exotherme Reaktion?
Eine Reaktion, bei der Energie frei wird (z.B. in Form von Wärme oder Licht; Anzünden eines Streichholzes) und die Aktivierungsenergie nur bis zum eigentlichen Beginn der chemischen Reaktion zugeführt werden muss.
109
Was ist eine endotherme Reaktion? Nenne ein Beispiel.
Eine Reaktion, welche nur abläuft, wenn ständig Energie zugeführt wird (z.B. Zerlegung von Silbersulfid in Silber und Schwefel).
110
Erkläre eine chemische Reaktion in Hinblick auf die Aktivierungsenergie anhand des Teilchenmodells.
Um eine chemische Reaktion auszulösen muss dem Stoff(gemisch) Energie zugeführt werden. Geschieht dies, bewegen sich die Teilchen der enthaltenen Stoffe schneller und prallen dadurch öfter zusammen. Haben sie beim Zusammenprall genug Energie, so können sie zu einer neuen Verbindung verschmelzen. Diese benötigte Energie wird als Aktivierungsenergie bezeichnet.
111
Was bedeutet "Sublimation" oder "sublimieren"?
Als Sublimation, seltener auch Sublimierung (von lat. sublimis ‚hoch in der Luft befindlich', ‚erhaben'), bezeichnet man den Prozess des unmittelbaren Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, ohne sich vorher zu verflüssigen.
112
Was sind Flammen?
Flammen sind brennende Gase.
113
Was ist eine Verbrennung aus chemischer Sicht?
Eine chemische Reaktion, bei der die beteiligten Stoffe mit Sauerstoff reagieren.
114
Was entsteht bei der Verbrennung einer Kerze?
Wasser und Kohlenstoffdioxid.
115
Für was eignet sich Watesmo-Papier?
Um Wasser in einer Flüssigkeit nachzuweisen.
116
Worauf lässt eine Trübung von Kalkwasser schließen?
Existenz von Kohlenstoffdioxid.
117
Welche Bedingungen sind für eine Verbrennung nötig?
Für eine Verbrennung ist ein brennbarer Stoff nötig, dessen Zündtemperatur erreicht werden muss während genügend Luft vorhanden ist.
118
Nenne drei Wege zur Brandbekämpfung.
1. Entfernen des brennbaren Stoffes z.B. Waldschneisen 2. Abkühlen unter die Zündtemperatur z.B. mit Wasser 3. Unterbrechen der Luftzufuhr z.B. durch Ersticken mit Kohlenstoffdioxid-Löscher oder einer Löschdecke
119
Beschreibe die fünf Brandklassen A-F
A: Brennende feste Stoffe B: Brennende flüssige oder flüssig werdende Stoffe C: Brennende Gase D: Brennende Metalle F: Brennende Fette
120
Wie nennt man die Ausgangsstoffe vor einer chemischen Reaktion noch?
Edukte.
121
Benenne mögliche Löschmittel.
Als Löschmittel können nicht brennbare oder schwer entflammbare Stoffe eingesetzt werden. Verbreitete Löschmittel sind Wasser, Kohlenstoffdioxid, Pulver und Schaum.
122
Erkläre, was bei einer Stoffumwandlung passiert.
Bei der Stoffumwandlung wird ein Stoff in einen neuen Stoff umgewandelt, der andere Eigenschaften als der Ausgangsstoff besitzt.
123
Stelle eine Reaktionsgleichung zur Umwandlung von Zinn mit Schwefel zu Zinnsulfid auf.
Sn + S → SnS
124
Erkläre, woran man erkennen kann, ob eine Reaktion exotherm oder endotherm verläuft.
Bei einer exothermen Reaktion wird Wärme frei, sodass die Reaktion ohne weitere Energiezufuhr fortläuft. Bei einer endothermen Reaktion muss die ganze Zeit Energie hinzugeführt werden um die Reaktion aufrechtzuerhalten.
125
Sind Luft und Wasser Elemente? Begründe.
Ja und nein, Luft ist ein homogenes Gasgemisch, das hauptsächlich aus den Elementen Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) besteht. Beide Elemente kommen aber nicht in Form einzelner Atome vor, sondern, wie die beiden Formeln oben zeigen, immer als 2-atomige Teilchen (Moleküle). Beide Gase sind daher streng genommen chemische Verbindungen. Luft ist also zum einen kein Reinstoff, sondern ein Gemisch, zum anderen bestehen die beiden Elemente Stickstoff und Sauerstoff, aus denen die Luft größtenteils besteht, aber nicht aus Atomen, sondern aus 2-atomigen Molekülen und sind daher chemische Verbindungen. Wasser (H2O) ist klar eine chemische Verbindung und ein Reinstoff. Es besteht nur aus 3-atomigen Wasserteilchen (Wassermolekülen), die jeweils aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom aufgebaut sind.
126
Beschreibe Daltons Atommodell.
Alle Stoffe bestehen aus kleinsten unteilbaren Teilchen, die Atome genannt werden. Alle Atome eines Elements haben die gleiche Masse und die gleiche Größe. Atome unterschiedlicher Elemente besitzen auch unterschiedliche Massen und Größen. Bei chemischen Reaktionen werden die Atome umgruppiert.
127
Beschreibe den Begriff der Aktivierungsenergie.
Die Aktivierungsenergie ist die Energie, die mindestens benötigt wird, um eine chemische Reaktion in Gang zu bringen.
128
Ist eine Verbrennung eine chemische Reaktion? Begründe.
Ja, eine Verbrennung ist eine chemische Reaktion, da bei einer Verbrennung Stoffe in andere Stoffe mit anderen Eigenschaften umgewandelt werden.
129
Stelle die chemische Formel für folgende Verbindungen auf: Wasser, Kohlenstoffdioxid, Kupfersulfid, Cobaltoxid, Silbersulfid.
Wasser: H₂O, Kohlenstoffdioxid: CO₂, Kupfersulfid: CuS oder Cu₂S, Cobaltoxid: CoO, Silbersulfid: Ag₂S.
130
Skizziere den Verlauf einer exothermen Reaktion.
131
Skizziere den Verlauf einer endothermen Reaktion.
132
Warum sollte man an einer Tankstelle nicht rauchen?
Benzindämpfe sind brennbar. Durch die brennende Zigarette kann die Zündtemperatur der Dämpfe erreicht werden. Ausreichend Luft ist für die Verbrennung auch vorhanden.
133
Welche gasförmigen Produkte entstehen beim Verbrennen von Steinkohle und wie könnte man dies nachweisen?
Verbrennungsprozesse sind chemische Reaktionen mit Sauerstoff. Bei der Verbrennung von reinem Kohlenstoff entsteht nur Kohlenstoffdioxid, im Falle von (organischen) Kohlenstoffwasserstoffverbindungen entstehen bei der Verbrennung Kohlenstoffdioxid und Wasser.
