009 Chemische Reaktionen und Zeichensprache

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Chemische Reaktion und
Zeichensprache
Massenerhaltung
• Auch wenn wir das Gefühl haben, Materie
verschwinde, zum Beispiel beim
Verbrennen eines Stoffes wie Holz, wird
sie dies nie tun.
• Die Masse der Ausgangsstoffe einer
chemischen Reaktion stimmt mit der
Masse der Reaktionsprodukte überein.
Chemie M. Hügli
Massenerhaltung
• Beim Verbrennen von Holz geht die Masse
des Holzes in die Masse des Wassers und
des Kohlenstoffdioxids über.
• Die Stoffe verbinden sich immer nur in
einem bestimmten MAssenverhältnis:
• Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 im
Verhältnis 2:1  H2O
• Kupfer Cu und Schwefel S 4:1
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Atomvorstellung nach Dalton
• Dalton stellte sich die kleinsten Teilchen
(Atome) wie folgt vor:
• Kleine Kugeln
• Unzerstörbar
• Alle Atome eines Elements sehen gleich
aus
• Andere Elemente haben andere Atome
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Dalton-Atommodell
• Chemische Reaktionen: Atome werden
nicht zerstört, sondern nur anders
gruppiert.
•  Erhaltung der Masse
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Masse von Atomen
• Atome haben eine unvorstellbar kleine
Masse.
• Die Masse eines einzelnen
Wasserstoffatoms H beträgt:
0,000 000 000 000 000 000 000 001 674g
• = 1,674 * 10-23
• Weil es zu kompliziert wäre mit so kleinen
Mengen zu rechnen führte Dalton das u=
„unit“ ein.
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Atommasse
•1u=
0,000 000 000 000 000 000 000 001 661
g
• Diese Masse entspricht dem 12. Teil der
Masse des Kohlenstoffatoms C.
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Atommassenbestimmung
• Als Modell: Kugeln mit verschiedener
Masse werden unterschiedlich stark von
ihren Bahn durch ein Luftgebläse
abgelenkt.
• Atome werden aufgrund ihrer
unterschiedlichen Grösse aufgrund
elektrischer Kräfte verschieden stark von
der Bahn abgelenkt.
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Edelgase und Moleküle
• Edelgase kommen immer als einzelne
Atome vor, weil sie sich mit keinem
anderen Stoff, also auch nicht mit sich
selber verbinden.
• Andere bei RT gasförmige Stoffe kommen
als Moleküle (2 Atome) vor.
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Moleküle
• Moleküle sind Verbindungen von mehreren
Atomen.
• Es sind immer Atome von Nichtmetallen.
• Es können auch mehrere Atome des
gleichen Elements sein.
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Moleküle
• Das Essigmolekül (C2H4O2) (Bild http://www.mpg.de)
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Symbollehre
• H2 = Wasserstoff 1 NM
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Symbollehre
• O2 = Sauerstoff 8 NM
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Symbollehre
• N2 = Stickstoff 7 NM
• Hauptbestandteil unserer Atemluft
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Symbollehre
• C = Kohlenstoff 6 NM
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Symbollehre
• Cu = Kupfer 29 M
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Symbollehrer
• Ca = Calcium 20 M (Bild: http://de.wikipedia.org)
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Symbollehre
• Cr = Chrom 24 M
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Symbollehre
• Fe = Eisen 26 M
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Symbolehre
• S = Schwefel 16 NM
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Symbollehre
• Ag = Silber 47 M
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Symbollehre
• Au = Gold 79 M
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Symbollehre
• Al = Aluminium 13 M
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Symbollehre
• Na = Natrium 11 M
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Symbollehre
• F2 = Fluor 9 NM
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Molekülschreibweise
• Man kann bei der Molekülschreibweise
immer ablesen, wieviele Atome beteiligt
sind.
• H2O bedeutet: Ein Wassermolekül besteht
aus 2 Wasserstoffatomen (H2) und einem
Sauerstoffatom (O)
• 4 H2O bedeutet: 4 Wassermoleküle
(4H2O). Es sind also gesamthaft 8
Wasserstoffatome
und 4 Sauerstoffatome.
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Atomzahlenverhältnis
• Das Atomzahlenverhältnis gibt immer an,
in welchem Verhältnis die Atome
zueinander in einer Verbindung
vorkommen.
• Diese Zahl wird immer tief geschrieben:
C2H4O2
• Beim Essigmolekül Atomverhältnis: 2
Kohlenstoff : 4 Wasserstoff : 2 Sauerstoff
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Atomzahlenverhältnis
• Man darf hier nicht wie in der Mathematik
die Verhältnisse kürzen!
• CH2O wäre ein anderer Stoff!
(Formaldehyd)
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Verhältnisformel
• Eine Verhältnisformel gibt also an, wie die
Verhältnisse der Atome der einzelnen
Verbindungen sind.
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Molekül- vs Ionenbindungen
• Molekülbindungen bestehen immer aus
Verbindungen von Nichtmetallen.
• Ionenbindungen bestehen immer aus
einem Metall und einem Nichtmetall.
• Bei Ionenbindungen schreibt man das
Metall immer zuerst. NaCl =
Natriumchlorid (Natrium das Metall, Chlor
das Nichtmetall)
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Ionenbindungen
• Beispiele von Ionenbindungen:
• Magnesiumoxid MgO
• Kupfersulfid Cu2S
• Natriumoxid Na2O
• Natriumchlorid NaCl
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Wertigkeit
• Die Wertigkeit gibt an, wie viele
Wasserstoffatome H an das jeweilige Atom
gebunden werden können.
• Oder anders gesagt, wie viele Elektronen
verschoben werden können.
• Ein Chloratom kann 1 Wasserstoff an sich
binden, es ist also einwertig. HCl
(Chlorwasserstoff, als Säure: Salzsäure)
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Wertigkeit
• Ein Sauerstoffatom O kann 2
Wasserstoffatome an sich binden.
Sauerstoff ist also zweiwertig.
• H2O: Wasser
• Ein Stickstoffatom N kann 3
Wasserstoffatome an sich binden.
Stickstoff ist dreiwertig.
• NH3 : Ammoniak
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Wertigkeit
• Werden zwei zweiwertige Atome mit
einem anderen Atom verbunden und es
geht auf, dann muss es sich bei diesem
um ein vierwertiges Atom handeln.
• Beispiel: O kann 2 H an sich binden, ist
also zweiwertig. Werden nun 2 O mit C
verbunden, so muss C vierwertig sein.
CO2.
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Wertigkeit
• Vor allem Metalle der Nebengruppen
können mehrer Wertigkeiten haben.
• Kommt in einem Molekülnamen die Silbe
„mono“ vor deutet dies auf ein einzelnes
Atom hin. Beispiel Kohlenstoffmonoxid CO
(ein Sauerstoffatom)
• Die Silbe „di“ steht für zwei Atome.
Beispiel: Kohlenstoffdioxid CO2.
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Massenverhältnisse
• Versuch mit Silberoxid:
• Im Silberoxid konstantes
Massenverhältnis: Silber Ag / Sauerstoff O
= 13,5
• 13,5g Ag kommen auf 1g O
• Atommassen im PSE Ag: 108u / O: 16u =
6,75/1
• Vom Ag braucht es also zwei. Formel:Ag2O
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Reaktionsgleichung
• Eisen (III)-oxid + Aluminium Eisen +Aluminiumoxid
• Fe2O3 + Al  Fe + Al2O3
• Fe2O3 + 2 Al  2 Fe + Al2O3
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