1. Beschreibe den Versuch. 

2. Was konnte man bei diesem Versuch beobachten? 

Strom ist nichts anderes als fließende Ladung. Eine Lösung kann den elektrischen Strom also nicht leiten, wenn es 

a) keine Ladungsträger (Teilchen, die elektrische Ladung transportieren, d.h. Elektronen oder Ionen) gibt.

b) Wenn sich die Ladungsträger nicht bewegen können, gibt es auch keinen Strom.

 Aufgabe:

3. Was ist eigentlich elektrischer Strom? 

4. Wann kann eine Lösung den elektrischen Strom nicht leiten?

Aus diesem Grund leiten auch feste Salze keinen Strom. Hier sind die Ionen fest im Gitter gebunden und bewegen sich kaum. Erst dann, wenn man das Gitter zerbricht, werden die Ionen frei und können sich bewegen. Dies geschieht z.B. wenn man Salz in Wasser löst. Hier zerbricht das Ionengitter und die einzelnen Ionen schwimmern frei in der Lösung umher, wobei jedes einzelne Ion von Wassermolekülen umgeben ist.

Aufgaben:

5. Warum können feste Salze keinen Strom leiten? 

6. Was muss passieren, damit ein Salz Strom leiten kann? 

7. Was passiert, wenn sich ein Salzkristall im Wasser löst? 

8. Zeichne die modellhafte Darstellung des Lösungsvorganges ab. Beschrifte! 

Wenn du das Gleiche bei Kochsalz versuchst, wirst du kein Glück haben. Kochsalz schmilzt im Gegensatz zu Zucker (Saccharose für den Chemiker) erst bei 801^oC. Zucker hingegen schon bei 185^oC.  Dieser Unterschied ist im chemischen Aufbau beider Stoffe begründet:

Salze bestehen aus unterschiedlich geladenen Ionen, die sich sehr stark anziehen. Versuche einmal, zwei Magneten voneinander zu trennen, dann kannst du dir eine Vorstellung davon machen, wie stark diese Anziehung ist. Wenn man einen Stoff zum Schmelzen bringen will, muss man aber genau das machen. Man muss die Anziehungskraft der Ionen überwinden. Da diese sehr hoch ist, muss man viel Wärme zuführen, um das Salz zum Schmelzen zu bringen, der Schmelzpunkt liegt als recht hoch.

Zucker besteht nicht aus Ionen, sondern aus ungeladenen Teilchen (Molekülen). Die Anziehungskräfte zwischen diesen Teilchen sind verhältnismäßig schwach. Man braucht also wenig Energie, um die Teilchen voneinander zu trennen. Der Schmelzpunkt ist also recht  niedrig. 

1. Gib den Schmelzpunkt von Kochsalz und Zucker an! 
2. Was muss man überwinden, damit ein Feststoff schmilzt? 

3. Vervollständige den Satz:
Je höher die _______________________ zwischen den Teilchen sind, desto höher ist der Schmelzpunkt eines Stoffes.
Je niedriger die _______________________ zwischen den Teilchen sind, desto ____________________ ist der Schmelzpunkt eines Stoffes. 

4. Aus welcher Art von Teilchen ist ein Kochsalzkristall aufgebaut? 
5. Aus welcher Art von Teilchen ist ein Zuckerkristall aufgebaut?
6. Erkläre nun: Warum ist der Schmelzpunkt von Kochsalz so viel höher als der von Zucker?

Alle Eigenschaften von Stoffen haben ihre Ursache im Aufbau dieser Stoffe und in den Bindungen, die die einzelnen Teilchen zusammenhalten. Bei Metallen schwimmen Metallionen in einer Art Elektronensee. Man kann sich dies vorstellen, wie Murmeln in Honig. Der Honig hält die Murmeln zusammen, lässt es aber zu, dass sich die einzelnen Murmeln aneinander vorbei bewegen können. Sie dir dazu den nächsten Film an.

 Aufgaben:

Wenn sich ein Salz im Wasser löst, passieren zwei Dinge:
1. Das ——————————— wird zerstört. Da sich die einzelnen Ionen gegenseitig———————— , muss man diese Anziehungskraft—————————— . Das kostet eine Menge Energie. Diese zum Aufbrechen des Ionengitters nötige Energie nennt man————————————— .
2. Die freien Ionen werden von ——————————————— umgeben. Diesen Vorgang nennt man ——————————— (Hydro ist die griechische Vorsilbe für alles, was mit Wasser zu tun hat.). Dabei entstehen ————————— zwischen den Wasserteilchen und den einzelnen —————  . Immer dann, wenn Bindungen entstehen, wird Energie ———— . Deshalb wird bei der Hydratation Energie frei, die ———————————————————.

In Zeiten, als es noch keinen Strom und somit auch keine Kühlschränke gab, "ernteten" die Menschen im Winter aus zugefrorenen Seen Eis. Dieses wurde mit einer isolierenden Schicht aus Stroh abgedeckt und in tiefen Kellern eingelagert. Im Sommer konnte Eis nur aus den Gletschergebieten besorgt werden, was je nach Entfernung sehr aufwändig und kostspielig war.

Mit den Eisstangen kühlten die Wirtshäuser und Brauereien ihre Getränke. Gefrorener Honig und gefrorene Sahne waren schon im alten Rom sehr beliebt. Von Napoleon wissen wir, dass er auf diese Leckereien selbst auf seinem Ägyptenfeldzug nicht verzichten wollte. Das Problem ist aber, dass Sahne erst ab -20°C merklich fest wird. Wie konnten aber solche tiefe Temperaturen im Sommer und noch dazu in Ägypten erzeugt werden?

Schon die Römer mischten das Eis mit Salzen. Vor allem benutzen sie die Salze, die an Kellerwänden "ausblühten". Dieser "Salpeter" (von lat. sal petri) bestand vor allem aus Ammoniumnitrat, das durch die bakterielle Zersetzung von Gülle entstand, die aus einem benachbarten Abfluss oder Misthaufen durch die Kellerwand drang. Die mit diesen Salzen hergestellten Lösungen kühlten sich sehr stark ab. Napoleons Soldaten konnten so durch das Mischen von Schießpulver, in dem Nitrat enthalten ist, mit vorgekühltem Wasser eiskalte Getränke herstellen.

Warum das geht, kann man sich so erklären:
Gibt  man ein Salz in Wasser, so wird das Ionengitter zerstört. Dazu muss Gitterenergie aufgewendet werden. Diese Energie wird der Umgebung, also dem Wasser entzogen. Das wird dadurch kälter. Allerdings wird beim Lösen selber wieder Energie frei, wenn die Ionen von Wassermolekülen umgeben werden (Hydratationsenergie). Bei manchen Salzen aber, wie z.B. Salpeter, ist die Gitterenergie höher als die Hydratationsenergie. In diesem Falle wird es immer kälter, wenn man versucht, dieses Salz in Wasser zu lösen. Man kann damit je nach Salzmenge etwa -20Grad Celsius erreichen. Das reicht aus, um Speiseeis herzustellen.

 

 

 

 

 

 

Insgesamt wird hier also mehr Energie verbraucht, als dass Energie frei wird. Somit wird es kälter.
Schreibe den Text in dein Heft. Setze die richtigen Wörter in die Lücken ein:

frei

Gitterenergie

höher

Hydratationsenergie

Ionengitter

kälter

Wasserteilchen

Wenn man ein Salz in Wasser löst, passieren zwei Dinge:

1. Das ___________  wird zerstört. Dazu muss __________aufgewendet werden. Diese Energie wird der Umgebung, also dem Wasser, entzogen. Das wird dadurch kälter. 

2. Die einzelnen Ionen werden von ________________umgeben (Hydratation). Dabei entstehen Bindungen zwischen den Wasserteilchen und den Ionen. Immer dann, wenn Bindungen entstehen, wird Energie ________(Hydratationsenergie):

Bei manchen Salzen, wie z.B. Salpeter, ist die Gitterenergie ___________.

Doch wie gelangt die Wärmeenergie in das Kissen? Um das Handwärmekissen ein weiteres Mal benutzen zu können, muss es zuerst in heißes Wasser gelegt werden. Das feste Kristallgitter löst sich wieder auf und die Energie wird in der flüssigen Salzlösung gespeichert. Nun genügt ein weiterer Knick des Metallplättchens zu einem beliebigen Zeitpunkt, um die Kristallisation des Salzes erneut einzuleiten. Dabei wird die Energiemenge in Form von Wärme frei, die zuvor benötigt wurde, um den Inhalt des Kissens zu verflüssigen. Bei beiden Vorgängen dreht sich alles um die Gitterenergie. Beim Lösen des Salzes muss man sie aufwenden, beim Kristallisieren wird sie frei.

Das Metallplättchen dient bei dem Kristallisationsvorgang als Kristallisationskeim. Mikroskopisch kleine Veränderungen der Metalloberfläche lösen eine Art Dominoeffekt aus, der die Salzteilchen dazu anregt, sich zu einem festen Kristallgitter anzuordnen.

Aufgabe:

Schreibe den Text in dein Heft. Setze die richtigen Wörter in die Lücken ein:

frei

Gitterenergie

Ionengitter

Knick

Verunreinigung

Wenn man ein Salz in Wasser löst, muss man das __________zerbrechen. Dieser Vorgang kostet Energie, die _________________.

Kristallisiert das Salz aus einer Salzlösung wieder aus, wird genau dieser Energiebetrag wieder__________ . 

Damit allerdings aus einer Salzlösung Salzkristalle entstehen können, braucht man eine winzige ___________oder eine Störung. Bei einem Taschenwärmer genügt ein  ___________________des Metallplättchens, um die Kristallisation des Salzes einzuleiten.

1) Was bedeutet der Begriff Elektrolyse? Eine Erklärung findest du hier. https://www.chemie.de/lexikon/Elektrolyse.html

2) Was sieht man bei der Elektrolyse von Zinkiodid am Minuspol? 

3) Beschreibe, was mit den Zinkionen am Minuspol passiert! 

4) Nur E-Kurs: Gib die Reaktionsgleichung für diesen Vorgang an.

5) Was sieht man bei der Elektrolyse von Zinkiodid am Pluspol? 

6) Beschreibe, was mit den Iodidionen am Pluspol passiert! 

7) Nur E-Kurs: Gib die Reaktionsgleichung für diesen Vorgang an! 

8)Zeichne die modellhafte Zeichnung von der 
Elektrolyse von Zinkiodid ab und beschrifte! Zeichne dabei auch mit Pfeilen ein, damit klar ist, in welche Richtung sich die Ionen bewegen! 

Was ist passiert?

Die Zinkiodidlösung enthält zwei verschiedene Ionensorten: positive Zn2+-Ionen und negative I--Ionen.

Vorgänge am Minuspol (Kathode):

Die positiven Zinkionen wandern zur entgegengesetzt geladenen Elektrode, also zum Minuspol (Kathode). Dort nehmen sie zwei Elektronen auf. Dadurch werden aus den Zn2+-Ionen wieder elektrisch neutrale Zinkatome, die sich an der Kathode abscheiden.

Zn2+       +      2 e-    →      Zn

Vorgänge am Pluspol (Anode):

Die negativen Iodidionen wandern zur entgegengesetzt geladenen Elektrode, also zum Pluspol (Anode). Hier geben sie jeweils ein Elektron ab. Dadurch werden aus den I--Ionen elektrisch neutrale Iodatome. Da Iod nicht atomar vorkommt, binden sich jeweils zwei Iodatome sofort zu einem Iodmolekül.

2 I-        →      2 I      +      2 e-

2 I       →      1 I2

In der modellhaften Zeichnung unten kannst du diesen Vorgang noch einmal nachvollziehen. 

Wie bei der Elektrolyse findet auch hier eine chemische Reaktion statt. Auf einem Werkstück, z.B. einer Münze, entsteht mit Hilfe von elektrischem Strom ein rötlich glänzender Überzug aus reinem Kupfer. Das Kupfer stammt aus der Kupfersulfatlösung. Dabei wandern die positiv geladenen Cu2+-Ionen aus der Kupfersulfatlösung zum Minuspol, nehmen dort zwei Elektronen auf und werden zu atomarem Kupfer, welches sich auf der als Minuspol geschalteten Münze abscheidet.

Dieses Verfahren nennt man Galvanisieren. Aber wozu benutzt man diese Methode?

Durch das Galvanisieren veredelt man beispielsweise ein Edelstahlbesteck, indem man es teil- oder ganz vergoldet. Vorteil: Die Speisen schmecken besser, da Gold absolut geschmacksneutral ist und das Besteck nicht mehr anlaufen kann. Münzen werden übrigens auch durch Galvanisieren veredelt. So beispielsweise mit Kupfer. Modeschmuck wird sehr oft durch Galvanisieren vergoldet bzw. versilbert. Je dicker die Schicht, desto wertoller wird dieser. In der Industrieanwendung werden beispielsweise durch Galvanisieren Eisenteile verchromt, die so widerstandsfähiger gemacht werden und auch vor Verrostung besser geschützt werden. Verchromte Teile an einem Motorrad lassen es zudem wertvoller aussehen.Eisen und Stahl werden durch Galvanisierung gegen Durchrostung geschützt.Im vorherigen Kapitel hast du gelernt, dass man Salze mit elektrischen Strom in die Elemente, also Metall und Nichtmetall, zerlegen kann. Am Minuspol scheidet sich das reine Metall ab. Dies kann man nutzen, um Gegenstände z.B.  zu verkupfern oder zu versilbern. Man muss den Gegenstand, den man verkupfern oder versilbern will, lediglich als Minuspol in eine passende Salzlösung hallen.

 

Aufgaben:

Was versteht man unter dem Galvanisieren? 

Wo wendet man dieses Verfahren an? Gib drei Beispiele an. 
Nur e-Kurs:

An welchem Pol muss das zu galvanisierende Werkstück angeschlossen sein? 

Was passiert an diesem Pol? Erkläre dies anhand des im Text beschriebenen Beispiels! 

-Wie hieß der französische Chemiker, der den Sauerstoff entdeckte?

-Seit wann gibt es in der Atmosphäre der Erde Sauerstoff?

-Wie gelangte der Sauerstoff in die Atmosphäre?
-    Beschreibe, was sich damals ereignet hat!

-Wie entstanden die großen Eisenerzlager der Erde?

-Was passiert beim Rosten?

-Wenn man 10 g Eisen vollständig verbrennt: Wie groß ist die Masse des entstandenen Eisenoxids?

-Wie nennt man die Stoffe, die bei der Oxidation von Metallen entstehen? Gib hier zwei Reaktionsschemata an, wie du sie im Film gesehen hast.

-Wie nennt man die Stoffe, die bei der Oxidation von Nichtmetallen entstehen? Gib hier zwei Reaktionsschemata an, wie du sie im Film gesehen hast.

-Was passiert, wenn man Silberoxid erhitzt?

-Wie kann man das Reaktionsprodukt nachweisen?

-Erkläre die Begriffe Oxidation und Reduktion!

-Schreibe die Reaktionsgleichung der Reaktion von Wasserstoff und Kupferoxid auf und ordne die Begriffe Oxidation und Reduktion zu!

Im übertragenen Sinn hat sich der Begriff der Wertigkeit auch in der Chemie eingebürgert. In der Chemie versteht man unter der Wertigkeit eines Atoms, wie viele Verbindungen dieses Atom maximal eingehen kann. Zahlreiche Untersuchungen zeigten, dass das Wasserstoffatom immer einwertig ist. Sind wie im Wassermolekül zwei Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom verbunden, so folgt daraus: Das Sauerstoffatom muss zweiwertig sein, denn innerhalb einer Verbindung gleichen sich die Wertigkeiten der Atome aus.

Die Wertigkeiten kann man einfach an der Tabelle der chemischen Elemente – der Chemiker nennt dies das Periodensystem der Elemente (PSE) – ablesen. 

 

Nur einzelne Valenzelektronen können Verbindungen eingehen. Elektronenpaare nicht. Daher ist bei allen Elemente der Hauptgruppen I bis IV die Wertigkeit gleich der Hauptgruppennummer.

Ab der Hauptgruppe V gibt es Elektronenpaare. Ab jetzt muss man zählen, wie viele einzelne Valenzelektronen noch für eine Verbindung zur Verfügung stehen.

Daher habe Elemente der Hauptgruppe VII z.B. die Wertigkeit 1. Sie haben nur ein einzelnes Valenzelektron, was eine Verbindung eingehen kann.

 

1) Erkläre den Begriff Wertigkeit!

2) Gib die Wertigkeit folgender Atome an:

a) Be        b) S      c) Al      d) Br      e) K     f) Si      g) P

3) Warum haben alle Edelgase die Wertigkeit 0?

H₂O, Al₂O₃, C₆H₁₂O₆: Alles da sind chemische Formeln. Genauer gesagt handelt es sich um Summenformeln. Eine Summenformeln gibt an, wie viele Atome miteinander verbunden sind.

Beispiel H₂O: Die kleine 2 recht neben dem Elementsymbol H sagt aus, dass hier zwei Wasserstoffatome mit einem O-Atom verbunden sind. 

Beispiel Al₂O₃: Die kleine 2 rechts neben Al und die kleine 3 neben O zeigen an, dass in Al₂O₃ zwei Aluminiumatome mit drei Sauerstoffatomen verbunden sind.

 

 

 

Mittlerweile weißt du schon, was man unter der Wertigkeit versteht. Na klar: die maximale Anzahl an Verbindungen, die ein Atom eingehen kann. Und man kann die Wertigkeit am Periodensystem ablesen.

 

Um mit Hilfe der Wertigkeiten eine chemische Formeln aufzustellen, musst du wissen, dass sich die Wertigkeiten ausgleichen müssen.

Beispiel LiF:

Li hat die Wertigkeit 1, F hat die Wertigkeit1.

Beide Wertigkeiten sind gleich.

Die Summenformel lautet deshalb Li1F1 oder LiF, da man in einer Summenformel die 1 nie schreibt.

 

Beispiel NaO:

Na hat die Wertigkeit 1, O hat die Wertigkeit 2.

Beide Wertigkeiten müssen sich ausgleichen.

Deshalb verbinden sich 2 Na-Atome mit 1 O-Atom: 2*1 (Na) = 1*2 (O)

1) Was versteht man unter einer Summenformel?

2) Erkläre folgende Summenformeln: a) H₂S b) NH₃ c) CO₂