Jakob-Kaiser-Realschule - Grundwissen Chemie 9. Klasse (2024)

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).

Teilchenmodell (1808, John Dalton)

• Jeder Stoff ist aus unsichtbaren, kleinen Teilchen aufgebaut.

• Zwischen den Teilchen herrschen Anziehungskräfte.

Atom- und Molekülvorstellung nach John Dalton

• Es existieren kleinste, nicht zerlegbare Teilchen (Atome).

• Es gibt verschiedene Atomsorten, die sich in Größe und Masse unterscheiden (ca.100).

• Mehrere Atome können sich zu Molekülen vereinigen.

• Bei chemischen Reaktionen vereinigen sich Atome mit anderen oder werden von anderen getrennt.

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:

• Stoffänderung

• Energiebeteiligung (endotherm: insgesamt wird Energie aufgenommen;

exotherm: insgesamt wird Energie frei)

• Massenerhalt (Masse Ausgangsstoffe = Masse Endprodukte)

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:

• Symbol für das Element

• 1 Atom des Elements

• 1 Mol des Elements

• Die Masse von 1 Mol des Elements.

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:

• langsame oder stille Oxidation (z. B. Rosten)

• rasche Oxidation („Verbrennung“ im eigentlichen Sinn)

• sehr rasche Oxidation (Explosion, Verpuffung)

Redoxreaktion ist die Koppelung von

• Oxidation: Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff

• Reduktion: Entzug von Sauerstoff aus einer Verbindung

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

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

• Die Elektronen bewegen sich auf Elektronenschalen.

• Jede Schale entspricht einem bestimmten Energiegehalt.

• Je weiter die Elektronen vom Kern entfernt sind, desto energiereicher sind sie.

• Maximalbesetzung der Schalen nach folgender Formel: 2n², mit n = Nummer der Schale, wobei die Außenschale mit max. 8 Elektronen besetzt werden darf (Oktettregel).

• Begründung der Oktettregel: 8 Außenelektronen = Edelgaskonfiguration = besonders stabiler, energiearmer Zustand.

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

• Die Außenelektronen der im PSE links stehenden Elemente können leichter abgegeben werden (=> Metalle).

• Typischstes Metall: links unten (Francium)

• Die im PSE rechts stehenden Elemente nehmen Elektronen auf (=> Nichtmetalle)

• Typischstes Nichtmetall: rechts oben (Fluor)

Metallcharakter: Tendenz Elektronen abzugeben, um Edelgaskonfiguration zu erlangen

Nichtmetallcharakter: Tendenz Elektronen aufzunehmen, um Edelgaskonfiguration zu erlangen.

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):

• schmecken seifig

• färben Indikatoren charakteristisch

• leiten den elektrischen Strom

• greifen tierisches Gewebe (Eiweiß) an

• die alkalische Reaktion beruht auf frei beweglichen OH--Ionen (=Hydroxid-Ionen)

Neutralisation: Säure + Lauge Wasser + Salz + Energie

pH-Wert:

• Maß für die Wasserstoff-Ionen-Konzentration

• Je kleiner der pH-Wert, desto größer die Anzahl an H+-Ionen in einer Lösung => desto stärker ist die Säure

Nachweisreaktionen