N.u.T. (Schulfach) Zusammenfassung Chemie

Ruben Schönenberger

N. u. T. Zusammenfassung (Chemie)

1.Das Atommodell von Dalton

Alle Stoffe bestehen aus Atomen, welche nicht teilbar sind. In einem Element sind die Atome unter sich gleich. Deshalb gibt es gleich viele Atome wie Elemente.

Bei chemischen Veränderungen bleibt die Gesamtmenge der beteiligten Stoffe gleich, da kein Stoff verloren geht.

Dieses Modell von Dalton stimmt nicht mit der Wirklichkeit überein. Später werden wir erfahren, dass einige Punkte mit diesem Modell nicht zu erklären sind und das einige Behauptungen von Dalton nicht der Wahrheit entsprechen, z.B.: Atome können auch noch in kleinere Teile zerlegt werden, oder: Bei chemischen Vorgängen kann auch Stoff verloren gehen. Auch wenn wir später dieses Modell durch ein anderes austauschen, erreichen wir nie die Wirklichkeit. Vorderhand werden wir uns mit dem Modell von Dalton beschäftigen. Atome sind unvorstellbar klein:

- 0,0001 mm dickes Blattgold enthält ca. 1000 Atome
- Der Durchmesser eines Schwefelatoms beträgt ca. 100 Milliardstel mm
- 1 Kubikzentimeter enthält ca. 84`693`000`000`000`000`000`000 Atome

Andere Angaben:

- Ein Virus ist 100mal grösser als ein Atom.
- Würde man ein Atom und ein Sandkorn gleichmässig vergrössern, so hätte das Atom die Grösse eines Sandkornes, wenn das Sandkorn einen Durchmesser von 10 km hätte.
- Das Gewicht eines Atoms beträgt 10 Quadriliardstel Gramm

2. Moleküle

Die meisten Flüssigkeiten und Gase bilden Moleküle.

Z.B.: Wasser = H2O (An jedem Sauerstoffatom hängen zwei Wasserstoffatome)

Die Hochmolekularen Stoffe wie Cellulose, usw. bilden Moleküle, die sehr viele Atome enthalten. Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt ca. 500 Milliardstel mm. Würde man 1 Kubikzentimeter Spiritus ins Weltmeer schütten und dieser würde sich gleichmässig verteilen, so wären in jedem Liter der Mischung noch acht Spiritusmoleküle.

3. Endlose Atomverbände

In einem Kupferstück sind die Atome regelmässig zu einem Würfel aufgeschichtet (An jeder Ecke und in jeder Seitenmitte ist ein Atom). Dieser wiederholt sich fortlaufend bis zum Ende des Stückes. Es gibt allerdings auch Elemente, die sich anders aufbauen (An jeder Ecke und im Kristallzentrum ein Atom).

4. Chemische Formeln und Gleichungen

Atome verbinden sich in ganzzahligen Verhältnissen. Diese lassen sich in chemischen Formeln darstellen. Bei Molekülen geben sie ausserdem Art und Anzahl an. Bei endlosen Atomverbänden geben sie einfach die Verhältnisse zwischen den Atomen an.

Beispiele:

Sauerstoff O2

Wasserstoff: H2

Wasser: H2O

Kalkstein: CaCO3 (= Calciumcarbonat)

Traubenzucker: C6H12O6

Quecksilberoxid: HgO

Eisensulfid: FeS

Chlor: CL2

Schwefel: S8

Kochsalz: NaCL

Schwefelsäure: H2SO4

Methan: CH4

Chlorwasserstoff: HCL (in Wasser gelöst = Salzsäure)

Roter Tomatensaft: C40H56

Chemische Gleichungen zeigen, welche Stoffe an einer chemischen Reaktion beteiligt sind und in welcher Richtung diese abläuft. Auf der linken und der rechten Seite müssen gleich viele Stoffe sein, da kein Stoff verloren geht.

Beispiel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5. Sauerstoff

Die Luft besteht aus:

- 78,09% Stickstoff
- 20,95% Sauerstoff
- 0,92% Argon
- 0,03% Kohlendioxid
- wenig Neon (Ne), Helium, Krypton, Heonen und Wasserstoff

5.1 Eigenschaften

- farblos
- geruchlos
- geschmackslos
- fördert die Verbrennung
- brennt selbst nicht
- schwerer als Luft

5.2 Verbindungen (Oxidationen)

1. Wir erhitzen einen geschlossenen Kupferblechbrief · aussen verfärbt sich das Metall schwarz, innen bleibt es blank (abgesehen von den Regenbogenfarben). Erklärung: Es entsteht Kupferoxid (CuO). CuO ist in dickeren Schichten schwarz, in dünneren zeigt es Regenbogenfarben.
2. Wenn sich Stahl mit Hilfe von Feuer mit Luft verbindet, wird er schwerer.

Wenn sich Stoffe bei Verbrennungen mit Sauerstoff verbinden, gibt es Oxide. Weil nicht nur die Verbindungen mit Sauerstoff Oxidation genannt wird, ist die Verbindung mit Sauerstoff eine Oxidation im engern Sinn.

6. Oxide des Kohlenstoffs

Unsere Brennstoffe enthalten Verbindungen mit Kohlenstoff und Wasserstoff. Deshalb entstehen bei der Verbrennung:

- Kohlenmonoxid (CO): Abgase (2-Takt-Motore, Motore im Leerlauf, Holzofen)
- Kohlendioxid (CO2): Bei Gärung, Obstkeller, Silo, Jauchegruben, Verbrennung, Atmung
- Wasserstoffoxid (H20)

Das Kohlenmonoxid entsteht vor allem, wenn wenig Sauerstoff zur Verfügung steht.

6.1 Eigenschaften von Kohlenmonoxid

- farblos
- geruchlos
- verbrennt mit intensiver, blauer Flamme
- sehr giftig

6.2 Eigenschaften von Kohlendioxid

- farblos
- geruchlos
- schwerer als Luft
- erstickt die Flamme
- trübt Kalkwasser

Wird ein Becherglas mit Kohlendioxid gefüllt, und leert man dieses Becherglas nachher in ein Becherglas um in der eine Kerze brennt, so erlischt diese Flamme.

6.3 Verwendung von Kohlendioxid

- in Getränken, Mineralwasserflaschen
- in Feuerlöschern
- in fester Form (Trockeneis) als Kühlmittel

7. Reduktion im engeren Sinn

Wenn mit Hilfe eines Vorganges Sauerstoff aus einer Verbindung entzogen wird, so nennt man diesen Vorgang Reduktion. Da es noch andere Vorgänge gibt die mit Reduktion benannt werden, wird der Vorgang der Sauerstoff entzieht Reduktion im engeren Sinn genannt. Für eine Reduktion braucht es ein Reduktionsmittel. Dieses wird bei der Reduktion oxidiert.

8. Oxidationsmittel im engeren Sinn

Gibt ein Stoff leicht Sauerstoff ab um andere Stoffe zu oxidieren, so nennt man diesen Oxidationsmittel. Das Oxidationsmittel wird bei der Oxidation reduziert.

Beispiele:

- Kaliumchlorat (KCLO3)
- Salpeter (KNO3)
- Kaliumpermangant (KMNO4)
- Wasserstoffperoxid (H2O2)
- Salpetersäure (HNO3)

Einfache Sprengpulver und Raketentreibsätze enthalten Sauerstoffspender und einen Brennstoff.

9. Langsame Oxidation und Selbstentzündung

Es gibt auch Vorgänge, bei denen sich Stoffe langsam mit Sauerstoff verbinden. Solche Vorgänge finden wir bei der Atmung, beim Gären, bei der Verwesung oder beim Rosten. Wird hier die Wärme gestaut, so kann die Temperatur so gross werden, dass sich der Stoff selbst entzündet, z.B. bei einer Selbstentzündung im Heustock oder bei in Öl getränkten Putzfäden.

10. Explosionen

Sind Brennstoffe mit Sauerstoff gut vermischt, so kann die Verbrennung sehr schnell gehen. Hier spricht man von einer Explosion. Bei einer Explosion treten beträchtliche Druckwirkungen auf. So vereinigen sich Wasserstoff und Sauerstoff bei der Entzündung schlagartig zu Wasser.

Feuerl ö schen:

Feuer kann man löschen, wenn man einen wichtigen Bestandteil des Feuers wegnimmt. Diese Bestandteile sind: Sauerstoff, Wärme und Brennstoff.

Zusammenfassung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

11. Das Atommodell von Niels Bohr

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden Erscheinungen bekannt, die man mit dem Atommodell von Dalton nicht mehr erklären konnte. Man musste annehmen, dass die Atome positiv und negativ geladen sind und nicht unteilbar sind.

Die Atome bestehen aus:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vergrössern wir ein Atom auf die Grösse einer Kugel von 10 m Durchmesser, so ist der Kern so gross wie ein Stecknadelkopf.

Vergrössern wir ein Proton zur Masse 1 Gramm, so wird 1 Gramm Masse im gleichen Massstab vergrössert, bis zur 278-fachen Masse der Erde anwachsen.

12. Säuren und Laugen

1. Lackmus verfärbt sich bei Säuren rot.
2. Lackmus verfärbt sich bei Laugen blau.
3. Stoffe die bei Säuren und Laugen ihre Farbe ändern, nennt man Indikatoren.

12.1 Die Schwefelsäure

Schwefelsäure wird schwerer, wenn man sie an der Luft stehen lässt. Sie entnimmt der Luft den Wasserdampf. Sie ist stark hygroskopisch.

Schwefelsäure entzieht Holz und Papier das Wasser. Die Stoffe verkohlen.

Schwefelsäure zersetzt Metalle. Es entsteht unter Geruchentwicklung ein Sulfat und ein Gas.

12.2 Die Salzsäure (HCL)

Salzsäure schmeckt sauer.

Erhitzt man Salzsäure, so entsteht Chlorwasserstoff. Dieser löst sich stürmisch in Wasser. Salzsäure zersetzt Zink. Es bildet sich Zinkchlorid und Wasserstoffgas.

Verdünnte Salzsäure wird zum Reinigen von oxidierten Metallen (Kupfer, Messing, Zink) sowie zum Entkalken von Steingut verwendet. Pfannen und Bügeleisen hingegen werden mit schwächeren Säuren entkalkt (Essig, Zitronensaft).

12.3 Die Natronlauge (NaOH)

Natronlauge kann aus Wasser und Natrium hergestellt werden:

2Na + 2H20 · 2NaOH + H2