lösungsmittel kühlt

Schmelz- und Siedetemperatur
Einstieg: Rekapitulation
1. Was bedeutet quantitativ?
2. Nenne eine quantitative Stoffeigenschaft.
3. Was bedeutet qualitativ?
4. Nenne eine qualitative Stoffeigenschaft.
5. Wie kann man den Schmelzpunkt noch
bezeichnen?
6. Nenne andere Worte für Siedetemperatur.
7. In welchem Bereich bewegen sich die Schmelzund Siedepunkte?
8. Wie liegen die Schmelz- und Siedepunkte eines
Stoffes, der bei RT (Raumtemperatur) flüssig ist?
Aggregatzustände, Wärme und Druck
- Warum und wie kühlt Eisspray (denke auch, wie du dich fühlst, wenn
du nach dem Schwimmen im Bodensee aus dem Wasser kommst)?
- Wieso entsteht beim Öffnen einer Mineralwasserflasche ein Nebel am
im Flaschenhals?
- Weshalb kann eine Weinflasche in einem porösen Tonbehälter gekühlt
werden, der vorher nass gemacht wurde?
- Worauf muss man beim Spaghetti kochen auf dem Matterhorn achten?
Aggregatzustände,
Energie und Druck
- Zum Verdampfen einer Flüssigkeit muss Wärme
(Energie) zugeführt werden.
- Beim Verdunsten wird die Wärme aus der Umgebung
abgezogen (Weinkühler, Eisspray, Aceton, Schwimmbad).
- Je niedriger der Druck, desto weniger Energie
braucht man, um eine Flüssigkeit zu verdampfen
(geringere Temperatur; Matterhorn).
- Bei der plötzlichen Verringerung des Druckes
verdunstet mehr Flüssigkeit und es kommt dadurch zu
einer Abkühlung (Eisspray, Nebel über Mineral)
Stichworte: Verdunstungskälte und
Expansionskälte
Zusammenfassung
- Je wärmer eine Flüssigkeit, desto mehr Teilchen
sind schnell genug, um zu „fliegen“ --> der Stoff
verdunstet schneller.
- Je geringer der Druck (Widerstand gegen das
„fliegen“), desto mehr Teilchen „fliegen“ --> der Stoff
wird gasförmig.
- Die Wärme (Energie), die zum „fliegen“ benötigt
wird, kann auch aus der Umgebung abgezogen
werden --> die Umgebung kühlt ab.
- Dieses Phänomen nennt man Verdunstungskälte
bzw. Expansionskälte, wenn ein Stoff plötzlich Platz
zum „fliegen“ hat.
Einstieg: Expansionskälte
Phasendiagramm
Zusammenhang zwischen Aggregatzustand, Temperatur
und Druck
- Smp. hängt nicht
(kaum) vom Druck
ab.
P/mbar
fest
flüssig
gasförmig
Trippelpunkt
1013
RT Smp.
- Sdp. hängt vom
Druck ab
(Spaghetti)
- Bei geringem
Druck kann ein
Feststoff direkt
gasförmig werden
(sublimieren). Die
entsprechende
Temp. ist abhänhig
T/°C vom Druck.
Phasendiagramm von Wasser
Zeichne das Diagramm ab
und trage folgende Punkte
ein:
A: Wasser ist im
Klassenzimmer bei ca.
150°C gasförmig.
B: Wasser ist auf dem
Boden des Meeres (hoher
Druck) unter 0°C flüssig.
C: Wasser ist im Weltall
(praktisch kein Druck und
sehr tiefe Temperaturen)
fest.
Zeichne Pfeile für folgende Vorgänge
ein:
1: Eis von -1°C schmilzt, wenn es
unter hohen Druck kommt.
2: Schnee von -10°C geht bei sehr
niedrigem Druck in Wasserdampf über.
Was liegt am Tripelpunkt
vor?
Bei überkritischen
Bedingungen sind die
Zustände flüssig und
gasförmig nicht mehr
unterscheidbar.
Phasendiagramm von CO2
Kühlschrank
Ein Ort, an dem gekühlt und erwärmt
wird und ein Kühlmittel ständig unter
Druck seinen Aggregatszustand
wechselt ist der Kühlschrank. Doch
wie funktioniert er?
Überprüfung
Phasendiagramm
1.
Unter welchen
Bedingungen ist CO2
fest?
2.
Was passiert, wenn
man CO2 (fest) unter
hohem Druck
erwärmt?
3.
Welche Bedeutung
könnte Punkt „B“
haben?
4.
Was passiert, wenn
man CO2 (gasf.) von
Punkt „B“ auf Punkt
„C“ abkühlt.
5.
Was bedeuten die
Punkte „T“ und „K“.
Kristalle züchten
Mischen und Lösen
- Nicht alle Stoffe sind miteinander mischbar.
--> überlege, welche Aggregatzustände gut und
welche schlecht mischbar sind
--> Hexan (Bestandteil von Benzin) und Wasser
--> Hast du Beispiele aus dem Alltag?
- Gibt man Stoffe in eine Flüssigkeit (meist Wasser)
und kann sie nach dem Mischen nicht mehr
auseinander halten, so ist eine Lösung entstanden.
--> Erinnere dich an die Zeichnungen im
Teilchenmodell
--> Beispiele: Alkohol und Wasser; Essig und
Wasser; CO2 und Wasser
--> Vor allem beim Mischen von Feststoffen in
Flüssigkeiten spricht man vom Entstehen
einer Lösung.
--> Kennst du solche Lösungen aus dem Alltag?
Lösen
Neben Feststoffen und Flüssigkeiten kann man auch
Gase lösen.
Wiedereinstieg Chemie
Die Chemie ist eine __________.
Sie beschäftigt sich mit den __________, deren
__________ und der __________.
______eigenschaften lassen sich einteilen in
__________ und __________, die messbar sind und
für die ein ________wert bestimmt werden kann.
Erwärmt man einen __________, so ändert sich bei
genügender Wärmezufuhr sein __________. Er wird
________. Daneben gibt es noch den __________
Zustand.
Um schwer vorstellbare Phänomene besser
beschreiben und verstehen zu können, nutzt man das
__________.
Löslichkeit und Lösungsmittel
Flüssigkeiten, die Stoffe lösen heissen Lösungsmittel.
Stoffe, die gelöst werden können sind fest (Salz),
flüssig (Alkohol) oder gasförmig (Kohlenstoffdioxid).
Beispiele für Lösungsmittel sind: Wasser, Benzin,
Alkohol(e)
Aber: Nicht jedes Lösungsmittel löst jeden Stoff.
Stoffe lösen sich unterschiedlich gut und nicht
unbegrenzt. Man kann bestimmen, wie gut sie sich lösen
und erhält den Wert (Stoffeigenschaft) der
Löslichkeit.
Die Löslichkeit hängt sehr oft von der Temperatur ab
(Zucker bzw. CO2 in kaltem oder warmem Wasser)?
Experimente zur Löslichkeit
1.
Bildet Gruppen (mind. 3 Personen; maximal 5 Personen).
2.
Macht einen Tisch frei und verteilt euch darum.
3.
Eine Person holt einen vorbereiteten Reagenzglasständer und erhält
eine zu testende Substanz.
Ablauf (schüttle jeweils nach der Zugabe!):
- RG1: Gib ein Löffelchen NaCl (Kochsalz) zu Wasser.
- RG2: Gib ein Löffelchen NaCl zu Benzin.
- RG1: Gib noch weitere 6 Löffelchen NaCl zu Wasser. Nachdem du
zunächst geschüttelt hast, erwärme das RG (Wasserhahn).
- RG3 und 4: Gib 8 Löffelchen KNO3 (Kaliumnitrat) zu kaltem Wasser
und die gleiche Menge zu warmem Wasser (erwärme unter dem
Wasserhahn).
- RG 5-7: Gib je eine kleine Menge der Testsubstanz zu den drei
Reagenzgläsern mit den Lösungsmitteln (Wasser, Alkohol (Ethanol
oder EtOH), Benzin (Hexan)).
--> Notiere Beobachtungen und Ergebnisse im Heft und an der Tafel.
Schau am Ende der Lektion nochmals das RG 4 (KNO3 + Erwärmung)
an.
Experimente zur Löslichkeit
Testsubstanz
CuSO4
Kupfersulfat
CoCl2
Cobaltchlorid
Iod
Öl
Paraffin/
Wachs
Wasser
Alkohol
Benzin
Löslichkeit bestimmen
s. Tafel
Löslichkeit und Temperatur
Je wärmer das
Lösungsmittel, desto...
...schneller löst sich ein
Stoff (Ausnahme: Gase).
...mehr löst sich von
einem Feststoff
(Ausnahme: best. Salze).
...weniger löst sich von
einem Gas.
Gesättigte Lösungen
Wie funktioniert das
Züchten von
Kristallen, wenn
man das Prinzip der
Temperaturabhängigen
Löslichkeit kennt?
Was müsste man
tun, um aus einer
Lösung einen
Kristall zu erhalten
und wie könnte man
dies am Diagramm
ablesen?
Knobelfrage
Warum findet man in
einem Tabellenwerk der
Chemie keine Angabe zur
Löslichkeit von Alkohol?
Dichte
Sind Gase (z.B. der Sauerstoff in der Luft) dicht?
Was ist dichter? Wasser oder Luft?
Man kann durch Glas und durch Wasser sehen, aber
welcher Stoff hat die höhere Dichte?
Was verändere ich, wenn ich ein Stück Toastbrot in der
Hand zu einer Kugel zusammen drücke? Welche
messbare Größe (Mathe) bleibt unverändert? In
welchem Zustand hat das Brot eine höhere Dichte?
Wenn ich eine Schneidebrett aus Holz abspüle und ein
gleich großes Kuchenblech, wie verhalten sie sich
unterschiedlich im Spülwasser?
Was spürt man, wenn man eine Flasche mit Quecksilber
hoch hält? Sieht die Flasche so aus, wie sie sich anfühlt?
Dichte II
Die Dichte gibt an, wie viel eine
Portion eines Stoffes mit einem
bestimmten Volumen wiegt.
Die Dichte wird bezeichnet mit dem
kleinen griechischen Buchstaben Rho
ρ.
m
ρ=
V
Dichte III
Beispiele:
Sauerstoff: 0,00116 g/cm3
Wasser: 1,0 g/cm3
Aluminium: 2,7 g/cm3
Eisen: 7,87 g/cm3
Blei: 11,4 g/cm3
Dichte und der Aggregatzustand:
Gase: Dichte deutlich < 0,1 g/cm3
Flüssigkeiten: Dichte zwischen 0,7 g/cm3 und
13,5 g/cm3
Feststoffe: Dichte zwischen 1,5 g/cm3 und 20
g/cm3
012
10
13
20
Dichtemessung
- Welche Angaben benötigt man?
- Wie kann man diese Angaben bestimmen?
- Dichtemessung von...
...Gasen: Waage und Spritze, Tüte, Kolbenprober,
Gaswägekugel (s. S.18)
...Flüssigkeiten: Waage und
Messzylinder
...Feststoffen: Waage und ???
 Arbeitsblatt zu Archimedes
und der Krone
Aufgaben zur Dichte
1. Ein Messzylinder mit einer Masse von 73g wird
mit 50cm3 Alkohol gefüllt. Die Waage zeigt nun
112,5g an. Berechne die Dichte von Alkohol.
2. Eine Gaswägekugel (s. S. 18) wird evakuiert
(luftleer gepumpt) und gewogen. Nach dem
Einsaugen von 200cm3 Luft wird die Kugel erneut
gewogen. Die Massenzunahme beträgt 0,24g.
Berechne die Dichte der Luft.
3. Blei hat eine Dichte von ρ = 11,4 g/cm3.
Welche Masse hat ein Bleistück mit dem Volumen
3cm3?