Arbeitsblatt: Aufbau Stoffe

Vom Aufbau der Stoffe Was sind Stoffe? Die Chemie ist eine Wissenschaft, die sich mit den Stoffen und deren Umwandlungen in andere Stoffe befasst. Eine Textilverkäuferin versteht unter dem Begriff „Stoff nicht das gleiche, wie der Lehrer, der mit den Schülerinnen und Schülern einen bestimmten Stoff behandelt. Die Naturwissenschaftler verwenden das Wort „Stoff im Sinne von „Material, „Materie. Zurzeit sind bereits mehrere Millionen verschiedener Stoffe bekannt, die zum Teil aus der Natur stammen, zum grössten Teil aber künstlich hergestellt wurden. Täglich werden weltweit in chemischen Laboratorien neue Stoffe erfunden oder entdeckt. Trennen und Mischen von Stoffen Im Haushalt werden viele Arbeiten durchgeführt, die eigentlich typische Laborarbeiten sind. Zu diesen Tätigkeiten gehören das Trennen und Mischen von Stoffen. Trennvorgänge spielen zum Beispiel eine grosse Rolle beim Reinigen. So ist der Staubsauger ein wirkungsvolles „Trenngerät, um Fussböden und Polster von Staub, Krümelresten und lockeren Verschmutzungen zu befreien. Mithilfe von unterschiedlich Bürsten und Putzschwämmen lassen sich festsitzende Verschmutzungen entfernen. Ein Schuss Brennspiritus in das Wischwasser verbessert das Ablösen von Schmutz. Das Reinigen von Fenstern mit einem alkoholhaltigen Reiniger führt zu einem „streifenfreien Ergebnis. Auch bei der Tee- und Kaffeezubereitung laufen Trennprozesse ab, denn das heisse Wasser löst Farb- und Aromastoffe aus den Teeblättern bzw. Kaffeebohnen heraus. Neben unterschiedlichen Trennverfahren sind im Haushalt aber auch zahlreiche Mischvorgänge zu finden. Mehl, Zucker, Backpulver und weitere Zutaten lassen sich zu einem Kuchenteig mischen. Für diesen Zweck leisten ein Rührgerät als „Misch-Maschine gute Dienste. Mit einem elektrischen Mixer lassen sich Früchte wie Erdbeeren oder Bananen mit Milch zu einem Milch-Shake mischen. Trenn- und Mischvorgänge sind Tätigkeiten, die nicht nur im Haushalt zu finden sind. Zur Herstellung von Kosmetika, Arzneien, Getränken, Farben und vielen anderen Produkten sind diese Vorgänge unverzichtbar. 1 Reinstoffe – Stoffe aus nur einer Stoffart Stoffe wie Eisen oder Wasser werden als Reinstoffe bezeichnet, wenn sie nicht mit anderen Stoffen vermischt sind. Reinstoffe sind durch messbare Eigenschaften wie Siedetemperatur, Schmelztemperatur und Dichte gekennzeichnet. Stoffe so zu reinigen, dass sie tatsächlich nur noch aus einer Stoffart bestehen, ist sehr schwierig. Selbst Laborchemikalien die auf dem Etikett mit der Angabe „reinst versehen sind, enthalten noch sehr geringe Mengen an Verunreinigungen. Reinstoffe sind Stoffe, die nur aus einer Stoffart bestehen. Sie sind nicht mit anderen Stoffen vermischt. Stoffgemische bestehen aus verschiedenen Reinstoffen. Viele Festkörper, Flüssigkeiten und Gase, die wir täglich antreffen, sind Mischungen verschiedener Stoffe. Dazu gehören beispielsweise Kosmetika, Waschmittel, Medikamente, Farben oder verschiedene Lebensmittel. Sind mehrere Stoffe miteinander vermischt, spricht man von einem Stoffgemisch. Viele Stoffgemische findet man auch in der Natur. Betrachtet man z.B. ein Stück Granit genauer, stellt man fest, dass er aus drei unterschiedlichen Bestandteilen besteht: Feldspat, Quarz und Glimmer. Häufig wird erst unter der Lupe oder dem Mikroskop sichtbar, ob es sich um ein Stoffgemisch handelt. Arten von Stoffgemischen Bei Granit erkennt man von blossem Auge die drei unterschiedlichen Bestandteile. Stoffgemische, bei denen man von Auge, mit der Lupe oder dem Mikroskop die Bestandteile erkennt, nennt man heterogene Stoffgemische. Löst man etwas Kochsalz oder Zucker in Wasser, dann sieht die entstandene Lösung wie ein einheitlicher Stoff aus. Die gelösten Bestandteile sind auch unter dem Mikroskop nicht mehr zu erkennen. Solche Stoffgemische werden als homogene Stoffgemische bezeichnet. 2 Bei homogenen Stoffgemischen sind die unterschiedlichen Stoffe nicht erkennbar. Bei heterogenen Stoffgemischen sind die unterschiedlichen Stoffe erkennbar. Kontrollaufgabe: PA 2 Kannst du Reinstoffe von Stoffgemischen unterscheiden? Markiere alle der folgenden Stoffgemische mit einer Farbe. Destilliertes Wasser, Hahnenwasser, Aluminiumfolie, Apfelsaft, Milch, Eisenschraube, Holzleim, Kupferblech, Tee Je nach Aggregatszustand und Löslichkeit der einzelnen Bestandteile gibt es für heterogene und homogene Stoffgemische eigene Fachbegriffe. Diese Begriffe müsst ihr für die Lernkontrolle nicht auswendig lernen. Wichtig ist, dass ihr den Unterschied von heterogenen und homogenen Stoffgemischen kennt. 3 Kontrollaufgabe: PA 5 Versuche folgende Stoffe zuzuordnen. Handelt es sich um ein homogenes oder heterogenes Gemisch? Ordne das Gemisch mit einem Pfeil dem homogenen oder heterogenen Gemisch zu. Zuckerwasser Orangensaft mit Fruchtfleisch Homogenes Gemisch Schmutzwasser Salz und Mehl Orangensaft ohne Fruchtfleisch Wasserfarbe Erde Kaffee Heterogenes Gemisch Milch Salatsauce aus Essig und Öl Essig Rauch Trennmethoden Nun lernst du 5 verschiedene Verfahren kennen, wie man Gemische trennen kann. Lies dazu die Versuchsanordnungen genau durch und beachte die Sicherheitsanweisungen der Lehrperson. Du kannst die Reihenfolge der Versuche frei wählen. Schreibe deine Beobachtungen zuerst mit Bleistift hin. Sicherheitshinweise! Bevor du ans Experimentieren gehst, solltest du Folgendes beachten: Immer Schutzbrille tragen beim Experimentieren Lange Haare zusammenbinden Vorsicht bei Glasgeräten und heissem Wasser Heisse Sachen abkühlen lassen 4 Trennen von Stoffgemischen durch Sedimentieren und Dekantieren Material: 2 Bechergläser Sand Wasser Glasstab Versuchsanleitung: Gib in ein Becherglas Sand und Wasser, rühre um und beobachte mehrere Minuten. Was geschieht? Leere nun das Wasser sorgfältig ab. Wieso bleibt der Sand zurück? Hast du auch schon einmal etwas zu Hause dekantiert? Wenn ja, was? Nehmen wir an wir hätten anstatt Sand Eisenpulver oder Eisenspäne genommen. Wie könnte man auch vorgehen? Was bräuchte es noch? 5 Trennen von Stoffgemischen durch Filtrieren Material: Erlenmeyerkolben Becherglas Glastrichter Rundfilter Sandwasser Versuchsanleitung: Falte den Rundfilter zweimal, so dass er in den Trichter passt. Setze nun den Trichter auf den Erlenmeyerkolben und giesse das Sandwasser in den Trichter. Beobachtung: Was passiert? Deutung: Warum ist es wohl passiert? Vergleiche dein Ergebnis mit demjenigen vom Versuch „Dekantieren. Gibt es Gemeinsamkeiten oder und Unterschiede? 6 Trennen von Stoffgemischen durch Chromatographie Material: Petrischale Rundfilter Filter (gerollt) Filzstifte Laufmittel (Wasser) Versuchsanleitung: Fülle die Petrischale halb hoch mit Laufmittel. Schneide in die Mitte des runden Filterpapiers ein kleines Loch. Mache etwa 0.6 mm vom Loch entfernt mit verschiedenen Filzstiftfarben einige Markierungen. Stecke nun einen aufgerollten Papierdocht in das Loch, und lege den Rundfilter auf die Petrischale, so dass der Docht ins Laufmittel reicht. Beobachtung: Was passiert? Deutung: Warum ist es wohl passiert? Warum trennen sich einige Farben in andere auf und andere nicht? 7 Trennen von Stoffgemischen durch Destillation Material: Schutzbrille Becherglas 2 Reagenzgläser durchbohrter Stopfen Winkelrohr Stativ 2 Universalklemmen 2 Doppelmuffen Gasbrenner Alkoholgetränk Wasser Siedesteinchen Versuchsanleitung: Fülle ein Reagenzglas etwa zu einem Drittel mit einem Alkoholgetränk und gib 4 Siedesteinchen dazu. Verschliesse das Reagenzglas mit einem durchbohrten Stopfen, durch das ein Winkelrohr führt. Leite das Winkelrohr in ein Reagenzglas, das in ein Becherglas mit kaltem Wasser eintaucht. Erhitze vorsichtig das Alkoholgetränk (die Flüssigkeit darf maximal bis zur Halfte des Reagenzglases sprudeln), bis sich einige Tropfen Destillat in der Vorlage gebildet haben. Untersuche dann das Destillat auf seinen Geruch. Beachte nebenbei noch die Destillationsapparatur, welche der Lehrer aufgebaut hat. Beobachtung: Was passiert? Deutung: Warum ist es wohl passiert? 8 Erhitzen und Abkühlen Material: Schutzbrille Becherglas Petrischale Glasstab Hellraum-Projektor Polylöffel Messzylinder Kaliumnitrat Dest. Wasser Versuchsanleitung: 40 Kaliumnitrat und 50 ml Dest. Wasser (mit Messzylinder abmessen) werden in ein Becherglas gegeben, mit einem Glasstab gerührt und solange erwärmt, bis sich alles Salz aufgelöst hat. Dann stellt man eine Petrischale auf den Hellraumprojektor und giesst die heisse Lösung in die Petrischale und lässt sie auf dem Hellraumprojektor ruhig stehen und abkühlen. Beobachtung: Was passiert? Deutung: Warum ist es wohl passiert? 9