Grundwissen Chemie 9. Klasse

 

Chemie ist die Lehre von Stoffen und deren Veränderungen. Sie untersucht mögliche Gefährdungen der Umwelt und entwickelt Gegenmaßnahmen.

 

Indikatoren sind Farbstoffe, die in saurer, neutraler oder laugenhafter Lösung unterschiedliche Farben annehmen.

 

Reinstoffe haben eine einheitliche Zusammensetzung und konstante Eigenschaften.

 

Man unterscheidet Elemente (= Stoffe, die sich durch eine chemische Reaktion nicht weiter zerlegen lassen) und chemische Verbindungen (= Stoffe, die durch eine chem. Reaktion in ihre Elemente zerlegt werden können).

 

Gemenge bestehen aus mind. zwei Reinstoffen.

 

Ihre Eigenschaften sind veränderlich.

 

Modelle sind Vorstellungshilfen,

  • die meist nur Teilaspekte der Wirklichkeit erfassen

  • aus denen sich Voraussagen ableiten lassen

  • die Sachverhalte veranschaulichen, die nicht direkt beobachtbar sind.

 

 

Teilchenmodell (1808, John Dalton)

 

Atom- und Molekülvorstellung nach John Dalton

 

 

 

 

Relative Atommasse/relative Molekülmasse sind Massen, die auf ein bestimmtes Atom bezogen sind. Es sind einheitliche Zahlen, bezogen auf das Kohlenstoffatom mit der relativen Atommasse 12/bzw. bezogen auf das Wasserstoffatom mit der relativen Atommasse 1.

 

Synthese = Vereinigung von Stoffen zu einem neuen Stoff/zu neuen Stoffen.

 

Analyse = Zerlegung einer Verbindung in einfachere Stoffe und deren Nachweis.

 

Merkmale einer chemischen Reaktion:

exotherm: insgesamt wird Energie frei)

 

Aktivierungsenergie ist die Energie, die nötig ist, eine chemische Reaktion in Gang zu bringen.

 

Katalysatoren sind Stoffe, die die Aktivierungsenergie einer chem. Reaktion herabsetzen und nach der Reaktion unverändert vorliegen.

 

Ein Stoff ist chemisch stabil, wenn er

  • energiearm ist oder

  • zur Reaktion eine hohe Aktivierungsenergie benötigt

 

Chemisches Symbol ist die Kurzbezeichnung der Elemente. Es hat verschiedene Bedeutungen:

 

Formel ist die Kurzschreibweise einer chemischen Verbindung. Die tiefgestellten Zahlen (Index) beziehen sich auf das links davon stehende Atom. Die Formel einer Verbindung gibt das Zahlenverhältnis der am Aufbau der Verbindung beteiligten Atome an.

 

Wertigkeit gibt an, wie viele einwertige Atome ein Atom zu binden vermag.

 

Formelgleichung drückt eine chemische Reaktion aus.

 

Regeln zur Erstellung einer Formelgleichung:

  • Aufstellen der Wortgleichung (Feststellen von Ausgangsstoffen/Endprodukten)

  • Einsetzen der Formeln bzw. Symbole (Achtung: Erstellung der Formeln mithilfe der Wertigkeit => tiefgestellte Zahlen. Diese dürfen zum Richtigstellen der Gleichung nicht mehr verändert werden!)

  • Anzahl der Atome links und rechts vom Reaktionspfeil mithilfe von Koeffizienten (= Zahlen vor dem Molekül/Element) richtig stellen (Massenerhalt)

  • Überprüfung der Gleichung: links und rechts vom Reaktionspfeil ist die Anzahl der Atome eines jeden Elements gleich.

 

Verbrennung/Oxidation ist die Vereinigung von Stoffen mit Sauerstoff. Dabei entstehen Oxide. Man unterscheidet drei Arten:

 

Redoxreaktion ist die Koppelung von

 

Dazu werden benötigt: - Reduktionsmittel (Stoff, der anderen Stoffen Sauerstoff entzieht) - Oxidationsmittel (Stoff, der Sauerstoff abgibt)

 

Begriffserweiterung:

  • Oxidation: Elektronenabgabe

  • Reduktion: Elektronenaufnahme

  • Oxidationsmittel: Stoffe, die Elektronen aufnehmen (= Nichtmetalle) und dabei selbst reduziert werden.

 

  • Reduktionsmittel: Stoffe, die Elektronen abgeben (= Metalle) und dabei selbst oxidiert werden.

 

  • Redoxreaktion: Übergang von Elektronen

 


 

 

Atombau: Kern-Hülle-Modell

 

 

Atombausteine

Symbol

Relative Masse

Ladung

Kern

Protonen

1

+1

Kern

Neutronen

1

0

Hülle

Elektronen

fast 0

-1

 

Anzahl der Protonen = Kernladungszahl = Ordnungszahl

Ein Element enthält ausschließlich Atome mit der gleichen Anzahl an Protonen. Die Anzahl an Elektronen bzw. Neutronen kann variieren.

 

Isotope = Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.

 

Aufbau der Atomhülle nach N. Bohr

 

 

 

 

 

Das Periodensystem der Elemente (L. Meyer/D. Mendelejew)

 

Systematische Anordnung der chemischen Elemente:

  • nach steigender Ordnungszahl

  • waagrechte Zeilen: Perioden => gleiche Zahl der Elektronenschalen

  • senkrechte Spalten: Gruppen => gleiche Zahl der Außenelektronen

Innerhalb einer Periode steigt die Ordnungszahl (= Protonenzahl = Anzahl an pos. Ladungen)  

 

 

 

Metallcharakter: Tendenz Elektronen abzugeben, um Edelgaskonfiguration zu erlangen

Nichtmetallcharakter: Tendenz Elektronen aufzunehmen, um Edelgaskonfiguration zu erlangen.

 

Bindungsarten

Bindung zwischen Nichtmetallen: Atombindung

Die Atombindung beruht auf gemeinsam bindenden Elektronenpaaren.

 

Ist die Differenz aus den Elektronegativitäten kleiner oder gleich 0,4, befindet sich das gemeinsam bindende Elektronenpaar nahezu genau zwischen den Bindungspartner => unpolare Atombindung.

 

Ist diese Differenz größer als 0,4, wird das gemeinsam bindende Elektronenpaar vom elektronegativeren Partner stärker angezogen.

 

Es bilden sich negative und positive Partialladungen => polare Atombindung.

Dipolmolekül hat einen positiven und einen negativen Pol (z.B. Wasser)

Elektronegativität: Bestreben eines Atoms, das gemeinsam bindende Elektronenpaar anzuziehrn.

 

Bei der Atombindung kommt es zur Bildung von Molekülen.

 

Eigenschaften: meist niedriger Schmelz- und Siedepunkt, Nichtleiter

 

 

Bindung zwischen Metallen: Elektronengasmodell

Bindung zwischen Metallen und Nichtmetallen: Ionenbindung

 

Durch die Abgabe (Metalle) und die Aufnahme (Nichtmetalle) von Elektronen entstehen aus den Atomen Ionen (= positiv/negativ geladene Teilchen).

 

Diese entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich gegenseitig an. Es kommt zu Ausbildung von Ionengittern. Die Ionen werden darin durch starke elektrostatische Anziehungskräfte an ihren Gitterplätzen gehalten.

 

 

Verbindungen, die aus Ionen aufgebaut sind, nennt man Salze.

 

Eigenschaften: meist sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte, hart und spröde, Leiter


 

Hydratisierung ist die Umhüllung von Ionen mit Wasser (= Lösungsvorgang von Salzen in Wasser).

 

Anionen: negativ geladenen Ionen

Kationen: positiv geladenen Ionen

Elektrolyse: Entladung der Ionen durch den elektrischen Strom

Elektrolyte: Verbindungen, die den elektrischen Strom leiten und dabei zersetzt werden.

 

Säuren und Basen

 

Säuren = Protonendonatoren (=Verbindungen, die Wasserstoffionen (= Protonen) abgeben)

Basen = Protonenakzeptoren (=Verbindungen, die Protonen aufnehmen)

Protolyse = Reaktion von Säure mit Wasser. Erst beim Vermischen einer Säure mit Wasser werden Ionen gebildet und H+-Ionen (= Oxonium-Ionen) werden frei.

 

Eigenschaften von Säurelösungen:

  • schmecken sauer

  • färben Indikatoren charakteristisch

  • leiten den elektrischen Strom

  • zersetzen unedle Metalle unter Wasserstoffentwicklung, edle

Metalle wie z. B. Kupfer und Silber werden nicht zersetzt

  • die saure Reaktion beruht auf frei beweglichen H+-Ionen

 

Eigenschaften von Laugen (= wässrige Base):

 

Neutralisation: Säure + Lauge Wasser + Salz + Energie

 

pH-Wert:


 

Nachweisreaktionen

 

Sauerstoff: Glimmspanprobe
Wasserstoff: Knallgasprobe
Kohlenstoffdioxid: Trübung von Kalkwasser
Ionen: Leitfähigkeitsprüfung
Chlorid-Ionen: weißer, flockiger Niederschlag mit Silber-Ionen
Natrium: intensive Gelbfärbung der Bunsenbrennerflamme
Wasserstoff-Ionen: Indikator (Universalindikator: rot)
Hydroxid-Ionen: Indikator (Universalindikator: blau)