Chemie 01 - Allgemeine Betrachtungen

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Die Seite beschreibt Atome, wie sie Verbindungen eingehen können, die Ergebnisse der Verbindungen und welche Gesetze dabei beachtet werden müssen.

Es werden Referenzen zu weiterführenden Beschreibungen angegeben.

Am Ende der Darstellungen werden Fragen zur Chemie gestellt. Die Antworten zu den Fragen sind angegeben.
Die Inhalte entsprechen den Anforderungen an die 11. Klasse eines Gymnasiums (1995).


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Index zur Chemie

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Fragen zur Chemie   Antworten zu den Fragen

Die nachfolgende Tabelle bezieht sich auf Unterrichtseinheiten zur Chemie, 11. Klasse Gymnasium
(um 1995, Garching bei München)


Quantitative Betrachtungen der Chemie

Chemie 02

Periodensystem

Natriumchloridsynthese

  
Fragen zur Chemie

Antworten zur Chemie

Bindungsarten

Dipole, Lösevorgänge

Aufgaben 1,   2,   3


Atome

Atome können mit chemischen Mitteln nicht weiter zerlegt werden, in diesem Sinne sind sie die kleinsten Einheiten der Chemie.

Beispiele:

Eisen, Sauerstoff, Blei, Natrium (Fe, O, Pb, Na)

Moleküle

Moleküle bestehen aus Atomen. Falls die beteiligten Atome gleich sind, spricht man von gleichatomigen Molekülen.

Beispiele fuer gleichatomige Moleküle sind Sauerstoff und Stickstoff (O2 bzw. N2).

Daneben gibt es Moleküle, die aus verschiedenen Atomen bestehen, z.B. Magnesiumoxyd (MgO).

Die Bezeichnungen sind zumTeil nicht eindeutig, z.B. verwendet man die Bezeichnung Sauerstoff sowohl für das Atom (O) als auch für das Molekül (O2).

weitere Beispiele für Moleküle

Eisensulfid  FeS
Natriumchlorid NaCl
Wasser  H2O
Traubenzucker C6H12O6
Schwefel  S2

Elemente

Alle Atome sind Elemente. Die Bezeichnung Element wird auch für Atomverbände gebraucht, die aus Atomen der gleichen Sorte bestehen (z.B. Eisen). Moleküle sind keine Elemente.

Atomverbände

Atomverbände bestehen aus Atomen der gleichen Sorte.

Eisen, Blei, Natrium (Metalle) kommen meistens als Atomverbände vor. Man wählt für den Verband die gleiche Abkürzung wie für das einzelne Atom (z.B. Fe als Abkürzung für den Atomverband Eisen und Fe als Abkürzung für das Atom Eisen).

Atomverbände sind Elemente, aber nicht jedes Element ist ein Atomverband, z.B. sind die Edelgase einatomige Gase (Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon) und damit Elemente, die aus einzelnen Atomen bestehen.

Eigenschaften von metallischen Atomverbänden

- bei sehr hohen Temperaturen liegen Atome isoliert vor
- schwer verdampfbar (schwer flüchtig)
- zerfallen beim Verdampfen in verschieden große
 Bruchstücke
- leiten den elektrischen Strom


Bei der Zusammenlagerung von Atomen zu Molekülen spricht man ebenfalls von Verbänden

z.B. Wasser (H2O)

Bei destilliertem Wasser handelt es sich um eine kovalente Bindung zwischen den Atomen Wasserstoff und Sauerstoff. Ein Wassertropfen wird durch Kohäsionskräfte zwischen den Wassermolekülen gebildet.
Bei Sauerstoff in der Luft handelt es sich um eine kovalente Bindung zwischen 2 Sauerstoffatomen. Die einzelnen Sauerstoffmoleküle in der Luft sind nicht gebunden.


Bindungsarten

metallische Bindung

z.B. bei dem Atomverband Eisen

Elektronenpaarbindung

kovalente Bindung

z.B. bei (destilliertem) Wasser, Stickstoff in der Luft, Sauerstoff in der Luft

Bindung durch Kohäsionskräfte

 Bindungskräfte zwischen den Molekülen, z.B. Bildung eines Wassertropfens aus  Wassermolekülen

Ionenbindung

z.B. Salze (NaCl = Natriumchlorid = Kochsalz)

Ionen

Ionen sind geladene Teilchen.
Man bezeichnet positiv geladene Ionen als Kationen und negtiv geladene Ionen als Anionen.

Natriumchlorid (Kochsalz) besteht aus Natriumionen und Chlorionen



Beispiele für Ionen:

Na+ Natriumion    Cl- Chlorion

Ca 2+   Calciumion     Cl22-   Cl2 Ion

Al3+   Aluminiumion    O2-   Sauerstoffion

Bei der Ionenbindung heben sich die positiven und negativen Ladungen gerade auf
(das Symbol + steht für eine positive Elementarladung, das Symbol - für eine negative Elementarladung)

Beispiele:

Al2O (2 * 3+ und 3 * 2-)  s.o.
CaCl2  (1 * 2+ und 1 * 2-)  s.o.


Gesetze


Gesetz von der Erhaltung der Masse

Bei chemischen Reaktionen ändert sich die Gesamtmasse der beteiligten Partner nicht.

(so ganz wahr ist das nicht, weil ein winziger Teil der beteiligten Massen als Bindungsenergie verloren gehen kann)


Gesetz von den konstanten Proportionen

Das Massenverhältnis der Elemente einer chemischen Verbindung ist konstant.

z.B. verbinden sich 2g Wasserstoff und 16g Sauerstoff zu 18g Wasser.

Das Massenverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff ist dann 1:8

d.h. in 36 g Wasser befinden sich 4g Wasserstoff und 32g Sauerstoff

in 72 g Wasser befinden sich 8g Wasserstoff und 64g Sauerstoff u.s.w.


Gesetz von den multiplen Proportionen

Beispiel:

Kupferoxyd kann auf 2 verschiedene Arten vorkommen:

(1) Cu2O - rotes Kupferoxyd
(2) CuO  - schwarzes Kupferoxyd

Das Massenverhältnis von Kupfer zu Sauerstoff ist in der ersten Verbindung doppelt so groß wie in der zweiten.

Das Gesetz der multiplen Proportionen besagt nun, daß die Massen der beteiligten Elemente in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen.

bei (1): 2:1 und bei (2): 1:1 (gemeint ist dasVerhältnis von Cu zu O)

anderes Beispiel:

Al2O3     (Das Verhältnis von Aluminium zu Sauerstoff ist 2:3)


Stöchiometrische Wertigkeit

Die stöchiometrische Wertigkeit gibt an, wieviel Wasserstoffatome ein Atom eines Elementes binden oder ersetzen kann.

z.B. kann Sauerstoff 2 Wasserstoffatome binden, das Ergebnis ist dann H2O

also hat Sauerstoff die stöchiometrische Wertigkeit 2.

Chlor kann ein Wasserstoffatom binden (HCl), also hat Chlor die stöchiometrische Wertigkeit 1.

Die stöchiometrische Wertigkeit von Atomen wird durch römische Ziffern angegeben, z.B. I, II, III ...

Beispiel 1:

In der Verbindung MgO hat Mg die stöchiometrische Wertigkeit II und Sauerstoff die stöchiometrische Wertigkeit II.

Beispiel 2:

In der Verbindung Al2O3 hat Aluminium die stöchiometrische Wertigkeit III und Sauerstoff die stöchiometrische Wertigkeit II.

Regel:

In binären Bindungen muß das Produkt der Wertigkeiten mit den Indexzahlen der beiden Partner gleich sein.

(binär = zweiwertig, gemeint sind hier Bindungen aus zwei verschiedenen Elementen)

z.B. ist bei Al2O3  III * 2 = 6 und II * 3 = 6, III ist die Wertigkeit von Aluminium und II ist die Wertigkeit von Sauerstoff,
2 ist die Indexzahl von Aluminium und 3 ist die Indexzahl von Sauerstoff..


Beispiele Chemischer Elemente und Verbindungen

Verbindungen

CaI2 - CalciumJodid
KBr - KaliumBromid
NaCl - Natriumchlorid (Kochsalz)
H2O - Wasser (Hydrogeniumoxyd)
SO2 - Schwefeldioxyd
SO3 - Schwefeltrioxyd
P4O10 - Tetraphosphordecaoxyd
Cu2O - rotes Kupferoxyd
CuO - schwarzes Kupferoxyd
PbO - Bleioxyd (gelb)
PbO2 - Bleioxyd (braun)
Pb3O4 - Bleioxyd (rot)
MgO - Magnesiumoxyd
Al2O3 - Aluminiumoxyd
CaCl2 - Claciumchlorid
CO2 - Kohlendioxyd
HgO - Quecksilberoxyd
H2SO4 - Schwefelsäure
...

2-atomige-Gase

Br2 - Brom
I2 - Jod
O2 - Sauerstoff
N2 - Stickstoff
H2 - Wasserstoff (Hydrogenium)
S2 - Schwefel
F2 - Fluor
Cl2 - Chlor
...

Metalle

Fe - Eisen
Al - Aluminium
Cu - Kupfer
Au - Gold
Ag - Silber
U - Uran
Pb - Blei
Na - Natrium
K - Kalium
...
 


 

Alkalimetalle

Li - Lithium
Na - Natrium
K - Kalium
Rb - Rubidium
Cs - Cäsium
Fr - Francium

Halogene

Fl - Fluor
Cl - Chlor
Br - Br
I - Iod
At - Astat
 

Edelgase

He - Helium
Ne - Neon
Ar - Argon
Kr - Krypton
Xe -Xenon
Rn - Radon


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