Arbeitsblatt: Einführung in die Chemie

Chemie Einführung Bedeutung der Chemie Die Chemie hat in unserem Leben eine sehr grosse Bedeutung erlangt. Die chemische Industrie liefert uns z.B. Medikamente Reinigungsmittel Treibstoffe, Heizstoffe Kosmetika, Parfums Kunstfasern für Kleider Farbstoffe Verpackungsteile Düngemittel Schädlings- und Unkrautbekämpfungsmittel Kunststoffe für: Möbel, Maschinenteile, Bauten, Gegenstände des täglichen Gebrauchs Für die Herstellung dieser Produkte arbeitet der Chemiker mit Stoffumwandlungen. Stoffumwandlungen zeigen sich aber auch überall im täglichen Leben. Beispiele: . Was ist Chemie? . . . Chemie Eigenschaften von Stoffen Eigenschaften und Untersuchungsmethoden Die vielen Stoffe, die es gibt, haben ganz unterschiedliche Eigenschaften. Durch diese Eigenschaften kann man sie voneinander unterscheiden. Für jeden Stoff lassen sich mit verschiedenen Untersuchungsmethoden mehrere Eigenschaften bestimmen. Sie ergeben dann einen Steckbrief des Stoffes. Beispiel eines Steckbriefes: DieEigenschaften folgenden Eigenschaften sind zur Bestimmung und Unterscheidung von Stoffen besonders des Stoffes GLAS geeignet: Farbe farblos oder gefärbt Geruch Form geruchlos verschieden Härte sehr hart, aber brüchig Verhalten beim Erwärmen bricht oder biegt sich Leitung des elektrischen Stromes leitet nicht • Schmelztemperatur und Siedetemperatur • magnetisches Verhalten • Dichte Metall oder Nichtmetall? Typische Eigenschaften für Metalle (z.B. Eisen, Aluminium, Blei, Silber, Chrom, ) sind: ihre Farbe metallischer Glanz die elektrische Leitfähigkeit (Bei den Nichtmetallen leitet nur der Kohlenstoff den elektrischen Strom) Leichtmetall oder Schwermetall? Dazu hat man folgendes vereinbart: Metalle, deren Dichte grösser ist als 5 g/cm3, heissen Schwermetalle Metalle, deren Dichte kleiner ist als 5 g/cm3, heissen Leichtmetalle. Methoden zur Untersuchung von Stoffen Chemie Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen — Das Kugelteilchenmodell Zucker in verschiedenen Formen: Grober und feiner Kandiszucker, Haushaltund Puderzucker Bei allen Sorten von Zuckern, die links in diesen 4 Schälchen verteilt sind, kann man mit der Lupe unterschiedlich grosse, aber stets ähnlich geformte Kristalle erkennen. Sogar beim Puderzucker erkennt man unter dem Mikroskop kleine Kristalle. Zucker in noch feinerer Verteilung erhält man, wenn man Zuckerkristalle in Wasser löst. Der Zucker ist dann nicht mehr zu sehen. Doch der süsse Geschmack der Zuckerlösung zeigt, dass der Zucker tatsächlich noch vorhanden ist. Das kann man leicht beweisen: Lässt man das Wasser verdunsten, bildet sich ein Bodensatz. Unter dem Mikroskop erkennt man, dass sich dabei wieder kleine Kristalle gebildet haben. Der Zucker ist also nicht verschwunden, sondern hat sich in Form von unsichtbaren, kleinsten Teilchen im Wasser gelöst. Wenn das Wasser verdunstet ordnen sich diese kleinsten Teilchen wieder zu regelmässigen, sichtbaren Kristallen. Das Kugelteilchenmodell Um das Auflösen und Auskristallisieren von Zucker einfach beschreiben zu können, stellen wir uns die Zuckerteilchen als winzige Kugeln dar. Auch die kleinsten Wasserteilchen stellen wir als Kugeln dar. Beim Lösen verteilen sich die Zuckerteilchen zwischen den Wasserteilchen. Merke: Das Lösen von Kandiszucker in Wasser im Kugelteilchenmodell Im Kugelteilchenmodell werden alle Stoffe als kleinste, kugelförmige Teilchen dargestellt. Im Kugelteilchenmodell gilt: Die verschiedenen Stoffe unterscheiden sich in der Grösse und in der Masse der Kügelchen. (Beispiel: Die Kügelchen vom Zucker sind grösser und schwerer als die Kügelchen des Wassers.) Mit dem Kugelteilchenmodell lassen sich viele Stoffeigenschaften und chemische Vorgänge erklären. Beantworte folgende Fragen auf der nächsten Seite: 1. Löst sich Zucker schneller in kaltem oder in warmem Wasser auf? 2. Kann man immer noch mehr und noch mehr Zucker in einem Glas Wasser auflösen? 3. Wie ist das mit dem Salz? Chemie Aggregatzustände Wenn beim Erwärmen ein fester Stoff in den flüssigen Zustand übergeht, sagt man: Der Stoff schmilzt. Geht er aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand über, sagt man: Der Stoff siedet oder verdampft. Viele Stoffe können in allen drei Zustandsformen, nämlich fest, flüssig und gasförmig, vorkommen. Man bezeichnet diese Zustandsformen als Aggregatzustände. Merke: Wenn Stoffe ihren Aggregatzustand verändern, ändert sich nicht der Stoff, sondern nur seine Zustandsform. Jede Änderung des Aggregatzustandes ist ein physikalischer Vorgang. Bei Wasser treten diese Änderungen bei der Schmelztemperatur 0 (fest flüssig) und bei der Siedetemperatur 100 (flüssig gasförmig) ein. Andere Stoffe haben andere Schmelz- und Siedetemperaturen als das Wasser. Schmelz- und Siedetemperaturen sind wichtige Unterscheidungsmerkmale der Stoffe. Chemie Die Dichte ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der einzelnen Stoffe Was ist schwerer Holz oder Eisen? Diese Frage lässt sich so nicht beantworten. Man kann die Frage nur beantworten, wenn wir gleich grosse Stücke miteinander vergleichen. Wenn wir die Dichte von Holz und Eisen vergleichen, wird es eindeutig! Merke: Die Dichte ist eine physikalische Eigenschaft eines Stoffes. Die Dichte ist das Verhältnis der Masse eines Stoffes zu seinem Volumen. cm 3 kg 3 dm Aufgabe: Stoff Dichte g/cm3 Gold 19,3 Kupfer 8,9 Eisen 7,2 bis 7,9 Aluminium 2,7 Glas 2,5 Holz 0,5 bis 0,9 Sagex 0,03 konz. Kochsalzlösung 1,2 Meerwasser 1,03 Wasser 1 Brennsprit 0,8 Benzin 0,65 Kupfer hat eine Dichte von 8,9. – Was bedeutet das? Was gilt im Zusammenhang mit der Dichte? Wasser hat die Dichte 1. Alle Körper, die eine grössere Dichte als 1 haben, versinken im Wasser. Alle Körper, die eine kleinere Dichte als 1 haben, schwimmen auf dem Wasser. Chemie Gemische Wenn wir die Vielfalt der Stoffe in der Natur betrachten, so sehen wir, dass der grösste Teil in Form von Stoffgemischen (kurz auch Gemische genannt) vorkommt. Gasgemisch gasförmig gasförmig Schaum Rauch gasförmig flüssig fest gasförmig Nebel flüssig gasförmig Suspensio Emulsion flüssig flüssig fest flüssig Lösung flüssig flüssig Lösung gasförmig flüssig Lösung Gemeng fest flüssig fest fest Beispiele von Gemischen, wo man sieht, dass es ein Gemisch ist: Beispiele von Gemischen, wo man nicht sieht, dass es ein Gemisch ist: Chemie Gemische und Reinstoffe Gemische kann man mit bestimmten Trennverfahren trennen: Zum Beispiel durch Sieben, Filtrieren, Eindampfen, Destillieren etc. (siehe weiter hinten!) Trennverfahren heissen auch Fraktioniermethoden. Was sind dann Reinstoffe? Reinstoffe sind Stoffe, die sich durch solche Trennverfahren nicht zerlegen lassen. Beispiele für Reinstoffe: alle chemischen Elemente: z.B. Schwefel, Kupfer, Wasserstoff, Silber, Natrium, Chlor, (alle Stoffe in der Periodentabelle) alle chemischen Verbindungen: z.B. Zucker, destilliertes Wasser (H2O), Salz; CO2, Traubenzucker, Salzsäure, Gemische und Lösungen im Modell