Übungsfragen zur Lernzielkontrolle Kleinste Teilchen

Übungsfragen zur Lernzielkontrolle
Kleinste Teilchen, Stoffumwandlung
1. Warum bedient man sich in der Chemie Modellen?
2. Warum erhalten wir beim Mischen von reinem Alkohol mit Wasser im
Volumenverhältnis 1:1 weniger als das doppelte Gesamtvolumen?
3. Beschreibe, wie wir uns ein kleinstes Teilchen vorstellen müssen.
4. Wie kommt es zur Diffusion?
5. Welches ist der absolute Nullpunkt?
6. Warum lassen sich feste Stoffe nur sehr schwer zusammendrücken? Erkläre dies
anhand des Modells der kleinsten Teilchen.
7. Warum halten die Feststoffe besser zusammen als die flüssigen Stoffe?
8. Erkläre, warum beim Schmelzen eines Stoffes die Temperatur erst dann wieder
ansteigt, wenn der gesamte Stoff flüssig ist.
9. Erkläre anhand des Teilchenmodells die Verdunstung.
10. Warum lösen sich Stoffe in warmen Lösungsmitteln rascher als in kälteren?
(Erkläre anhand des Teilchenmodells.)
Stoffumwandlung
11. Was zeichnet eine chemische Reaktion im Vergleich zu einem physikalischen
Vorgang aus?
12. Was ist die „Analyse“ in der Chemie?
13. Wie wird folgendes Reaktionsschema korrekt ausgesprochen? Na+ClNaCl
14. Wie nennt man das Reaktionsprodukt von Blei Pb mit Schwefel S?
15. Was ist eine exotherme Reaktion?
16. Was ist eine Aktivierungsenergie? Nenne 3 verschiedene Aktivierungsenergien
und je ein Beispiel einer chemischen Reaktion, die dadurch gestartet wird.
©Chemie M. Hügli
Lösungen
1. Die chemischen Reaktionen passieren auf einer Ebene, die auch mit
technischen Mitteln nicht sichtbar gemacht werden kann. Um sich aber
trotzdem vorstellen zu können, wie sich die kleinsten Teilchen miteinander
verbinden oder trennen, arbeitet man in der Chemie mit Modellen.
2. Wir stellen uns vor, dass die kleinsten kugelförmigen Teilchen des Wassers
kleiner sind als diejenigen des Alkohols. So füllen die kleinsten Teilchen des
Wassers bis zu einem bestimmten Grad die Lücken des Alkohols aus. Dadurch
verringert sich das Volumen der beiden gemischten Flüssigkeiten um etwa
2%.
3. Wir stellen uns die kleinsten Teilchen als ganz kleine Kugeln vor, die
innerhalb eines gleichen Stoffes die gleiche Masse und auch die gleiche Grösse
haben.
4. Die kleinsten Teilchen eines jeden Stoffes bewegen sich dauernd, sofern die
Temperatur des Stoffes über dem absoluten Nullpunkt von -273°C liegt.
Durch diese unsichtbare Bewegung der kleinsten Teilchen verteilen sich die
einzelnen Stoffe. Dies geschieht zur Hauptsache in flüssigen und gasförmigen
Stoffen, weil sich die kleinsten Teilchen der festen Stoffe weniger schnell
bewegen und sehr dicht beieinander liegen. Das Verteilen von Stoffen im
Raum oder in einer Flüssigkeit, ohne Einwirkung einer Kraft von aussen,
bezeichnet man als Diffusion.
5. Der absolute Nullpunkt, also die Temperatur, bei der sich die kleinsten
Teilchen nicht mehr bewegen, liegt bei -273°C.
6. Bei festen Stoffen liegen die kleinsten Teilchen sehr dicht beieinander, darum
fällt es schwer, diese durch das Drücken auf den Stoff noch näher zueinander
zubringen. Die Teilchen liegen sehr nah beisammen, weil erstens die
Anziehungskräfte zwischen den Teilchen sehr gross sind und zweitens weil
sich die kleinsten Teilchen bei festen Stoffen weniger schnell bewegen als bei
flüssigen und gasförmigen Stoffen.
7. Die kleinsten Teilchen üben bei festen Stoffen stärkere Anziehungskräfte
untereinander aus als bei flüssigen und gasförmigen Stoffen. Darum sind die
kleinsten Teilchen bei festen Stoffen näher zusammen. Auch die geringere
Bewegung der kleinsten Teilchen bei Feststoffen sorgt für einen besseren
Zusammenhalt des Stoffes.
8. Der Unterschied zwischen einem festen und einem flüssigen Stoff besteht
primär darin, dass sich die Abstände zwischen den kleinsten Teilchen
unterscheiden. Die Abstände können dadurch vergrössert werden, dass die
Teilchen erhitzt werden und sich somit schneller bewegen.
Der feste Stoff wird also nun erhitzt. Die kleinsten Teilchen beginnen
schneller zu schwingen und allmählich vergrössern einzelne Teilchen die
Abstände untereinander, der Stoff wird an dieser Stelle also flüssig. Nun ist es
aber nicht möglich, den Stoff weiter zu erwärmen, bis nicht der gesamte Stoff
©Chemie M. Hügli
flüssig ist, weil die Energie (Wärmezufuhr) benötigt wird um die Abstände
der kleinsten Teilchen des noch festen Teil des Stoffes zu vergrössern. Erst
wenn alle Abstände der kleinsten Teilchen des gesamten Stoffes vergrössert
wurden, der Stoff also komplett flüssig ist, kann die Temperatur des Stoffes
wieder steigen.
9. Da die kleinsten Teilchen in dauernder Bewegung sind, können Teilchen von
flüssigen Stoffen den Stoff verlassen. Sie werden in das andere Medium, zum
Beispiel Luft, geschleudert und von diesem aufgenommen.
10. In wärmeren Stoffen bewegen sich die kleinsten Teilchen rascher als in
kälteren. Diese Bewegung der Teilchen hilft nun zusätzlich beim
Durchmischen des zu lösenden Stoffes im Lösungsmittel.
11. Um eine chemische Reaktion auszulösen benötigt man immer eine
Aktivierungsenergie in Form von Wärme, Licht, elektrischem Strom etc.
Bei einer chemischen Reaktion werden immer die Stoffeigenschaften der
Ausgangsstoffe dauerhaft verändert. Das heisst, es entstehen neue Stoffe.
Aggregatszustandsänderungen sind physikalische Vorgänge, weil sich die
Stoffeigenschaften dabei nicht dauerhaft verändern. Liegt nämlich der Stoff
wieder bei der gleichen Temperatur vor einem, hat er wieder die identischen
Stoffeigenschaften wie vor dem Erwärmen oder abkühlen. Eventuelle
Stoffeigenschaftsveränderungen, wie zum Beispiel die Farbe, sind also nur
vorübergehend und nicht dauerhaft wie bei chemischen Reaktionen.
12. Als „Analyse“ bezeichnet man das Aufteilen eines Reinstoffes in die einzelnen
Elemente. Der Reinstoff Zucker C12H22O11(mit einer für genau diesen Stoff
typischen Stoffeigenschaftskombination) wird durch die Analyse in die
Elemente Kohlenstoff C, Wasserstoff H und Sauerstoff O aufgeteilt. Diese drei
Elemente haben alle für sich eine typische Stoffeigenschaftskombination,
haben also mit dem Ausgangsstoff Zucker nichts mehr gemeinsam.
13. Natrium uns Chlor reagieren zu Natriumchlorid (Kochsalz)
14. Bleisufid
15. Bei einer „exothermen“ Reaktion wird während des Verlaufs der chemischen
Reaktion mehr Energie zum Beispiel in form von Wärme und Licht
freigegeben als für die Aktivierung der Reaktion benötigt wurde. Wenn man
beispielsweise ein Lagerfeuer entzündet so benötigt man dafür nur während
einer kurzen Zeit eine kleine Flamme (Wärmeenergie). Während der
Reaktion (die Zeit während der das Feuer brennt) wird aber viel mehr
Energie in Form von Wärme und Licht freigegeben.
16. Die Aktivierungsenergie wird benötigt um eine chemische Reaktion
auszulösen. Durch diese Energie gelingt es uns, mehrere Stoffe miteinander
zu verbinden oder voneinander zu trennen. Lichtenergie (Bei der analogen
Fotografie wird eine dünne Schicht eines Stoffes (Silberhalogenid, Beispiel:
Silberbromid) während einer kurzen Zeit dem Licht ausgesetzt
©Chemie M. Hügli
(Belichtungszeit). In dieser Zeit verändert sich der Stoff an der Stelle an der
Licht auf ihn gefallen ist.
Wärmeenergie: Ein Papier wird durch ein Feuerzeug angezündet.
Elektrische Energie: Ein Minus- und ein Pluspol eines Stromkreises wird ins
Wasser gelegt. Durch die sogenannte Elektrolyse lässt sich nun Wasser H2O in
die Elemente Wasserstoff H und Sauerstoff O aufteilen.
©Chemie M. Hügli