In der ersten Stunde sollt ihr einige Aufgaben zu Aldehyden und Ketonen lösen. Ladet dazu zunächst den Hefteintrag von letzter Stunde herunter, sofern ihr das noch nicht getan habt: pdf-Datei. Druckt ihn aus und klebt ihn ins Heft oder schreibt ihn ab.
Lest den Hefteintrag durch. Solltet ihr Verständnisschwierigkeiten haben, empfehle ich die S. 102 - 104 im Buch bevor ihr weiter macht!
In der zweiten Stunde sollt ihr anhand eines Videos chemische Reaktionen kennenlernen, mit denen man Aldehyde und Keton voneinander auf Stoffebene unterscheiden kann!
Zunächst aber die Aufgaben:
Aufgaben zu Aldehyden und Ketonen
Aldehyde haben deswegen deutlich niedrigere Siedepunkte als vergleichbar schwere Alkohole, weil bei Aldehyden eine starke zwischenmolekulare Anziehungskraft fehlt. Welche?
Es geht jetzt um die Differenzen dieser Werte. Erläutere, warum die Differenzen zwischen den Werten der langkettigen Moleküle (Octan, Octanal, Octanol) geringer sind als die zwischen den kurzkettigen (Ethan, Ethanal, Ethnol)
In eurem Buch ist die Hydratbildung bei Propanon beschrieben (S. 104 Randspalte). Überprüfe, ob es sich bei dieser Reaktion um einen Redoxprozess handelt!
Gut, dann folgen diejenigen Moleküle, bei denen die Hauptkette ein C-Atom kürzer ist, dafür aber eine Methyl-Seitenkette vorhanden ist. Davon gibt es mehrere!
Einen Indikator (z.B. Blaukrautsaft oder Hagebutten-Tee - ihr dürft natürlich auch beide ausprobieren)
Herstellung des Blaukraut-Indikators: (siehe auch Online-Einheit vor Weihnachten): Schneidet zwei bis drei Blätter eines frischen Rotkohls-Kopfes klein, übergießt die Stücke mit wenig Wasser uns lasst diesen Ansatz 10 Minuten stehen. Gelegentlich umrühren.
Herstellung des Hagebutten-Indikators: Einfach einen Hagebutten-Teebeutel mit heißem Wasser übergießen und 10min. warten.
eine Säure, z.B. Zitronensaft oder Essig
Waschpulver (nur eine Prise)
Theoretischer Hintergrund: Säuren haben in der Chemie einen Gegenspieler. Das bedeutet, es gibt Substanzen, welche die Wirkung von Säuren aufheben können. Was dabei auf Teilchenebene passiert, betrachten wir nächste Woche. Heute sollt ihr dieses "Gegenspieler-Prinzip" in einem Versuch auf Stoffebene kennenlernen.
Versuchsdurchführung mit Blaukrautsaft als Indikator:
Gebt etwas von eurem Blaukrautsaft in ein durchsichtiges Gefäß.
Je nachdem, wie intensiv gefärbt euer Saft ist, könnt ihr ihn auch etwas verdünnen. Durch ein mit dem Saft gefülltes, normales Wasserglas solltet ihr problemlos hindurchschauen können.
Die Farbe dieses (verdünnten Blaukraut-Saftes) sollte zunächst violett sein.
Tropft ganz wenig Zitronensaft oder Essig dazu.
Ihr solltet einen deutlichen Farbumschlag nach rot erkennen.
Bis hierhin nichts neues. Das habt ihr auch vor Weihnachten schon mal gemacht. Gebt die Hälfte dieses Zitronen/Essig-Blaukrautsaftes in ein zweites Glas und streut jetzt eine Prise Waschpulver dazu. Macht vom Ergebnis ein Foto (es sollten beide Gläser zu erkennen sein)
Versucht nun mit Zitronensaft wieder die rote Farbe zu erzeugen und dann mit Waschpulver wieder rückgängig zu machen!
Versuchsdurchführung mit Hagebutten-Tee als Indikator:
Gebt etwas von eurem Hagebutten-Tee in ein durchsichtiges Gefäß.
Die Farbe dieses Hagebutten-Tees sollte zunächst rot sein.
Streut jetzt eine Prise Waschpulver dazu
Ihr solltet einen deutlichen Farbumschlag nach grün/braun erkennen.
Versucht nun mit Zitronensaft wieder die rote Farbe zu erzeugen und dann mit Waschpulver wieder rückgängig zu machen!
Ergebnis:
Waschpulver enthält offensichtlich einen Stoff, der in der Lage ist, die von Säuren hervorgerufene Farbänderung wieder rückgängig zu machen. Solche Stoffe nennt man Basen.
Aufräumen:
Den Rest den Rotkohls legt ihr wieder dorthin, wo ihr ihn her habt. Zitronenreste in Müll. Essig zurück stellen. Inhalt der Gläser in Abguss, Gläser in Spülmaschine oder selbst spülen, abtrocken und zurück in den Schrank. Mit einem feuchten Tuch über die Arbeitsfläche wischen, trockenen. Fertig!
Verbesserung der Hausaufgabe
Solltet ihr heute noch keine 90min. mit Chemie verbracht haben, verbessert bitte die Hausaufgabe (die beiden untersten Tabellen auf dem AB - falls ihr es nicht mehr habt: pdf-Datei). Notiert euch, welche Aufgaben ihr falsch hattet, dann können wir in der nächsten Videokonferenz am Montag schauen, wo die Probleme lagen.
Die ersten drei: Kaliumsulfat, Aluminiumphosphat, Natriumcarbonat - sind eigentlich einfach
Der letzte Schritt ist die Überlegung, in welchem Verhältnis diese beiden Ionen zusammengesetzt werden müssen, damit ein insgesamt "nicht geladenes", neutrales Salz entsteht: 2 K+-Teilchen und 1 SO42--Teilchen. Damit lautet die Formel K2SO4 (Die Ladungen werden in der chemischen Gleichung für ein Salz nicht mehr geschrieben).
Für die anderen beiden solltet ihr das jetzt alleine hinbekommen!
Jetzt taucht allerdings ein Problem auf: Ein neutrales Salz entsteht, wenn pro Mg2+-Teilchen zwei H2PO4--Teilchen vorliegen. Um das in einer chemischen Formel anzuzeigen, benutzt man Klammern:
Vielleicht wisst ihr bei der letzten Aufgabe nicht, was Ammonium... bedeutet. Das ist die Bezeichnung für ein positiv geladenes Molekül: NH4+. Der Rest funktioniert genauso.
Heute mal eine etwas andere Aufgabe. Ihr habt in den letzten Unterrichtseinheiten die Carbonyl-Verbindungen kennengelernt, also organische Stoffe, die eine Doppelbindung zu einem Sauerstoff-Atom enthalten. Man unterscheidet Aldehyde, bei denen diese Carbonyl-Gruppe am Ende einer Kohlenstoffkette hängt und Ketone, bei denen die Carbonyl-Gruppe nicht am Ende einer Kohlenstoffkette hängt. Als Reinstoffe sind viele Aldehyde und Ketone reizend oder sogar sehr giftig, in kleinen Mengen kommen sie aber z.B. in Lebensmitteln vor und verleihen ihnen einen typischen Geschmack oder Geruch.
Eure Aufgabe für heute:
Sucht bei euch zu Hause Lebensmittel oder andere Stoffe, die Carbonylverbindungen enthalten.
Stellt mindestens fünf schön nebeneinander auf den Tisch.
Macht kleine Schildchen, auf denen der Name der Carbonylverbindung steht, die in dem Stoff enthalten ist.
Fotografiert das! Schickt mir das Foto als Antwort auf den Arbeitsauftrag im Schulmanager (kommt am Anfang der Unterrichtsstunde).
Hinweise: Bevor ihr das Foto macht, stellt an der Kamera die Qualität/Auflösung niedriger ein. Oft schickt ihr Fotos, deren Dateigröße gigantisch ist. In einer so hohen Auflösung wird das Bild aber nie gebraucht!
Noch mehr Hinweise: Wenn ihr Lebensmittel anschneidet oder Verpackungen öffnet, stellt sicher, dass sie anschließend auch verzehrt werden!
Ein Beispiel, wie eine solche Kollage aussehen könnte, findet ihr im Arbeitsauftrag, der über den Schulmanager kommt
Eine kleine Hilfestellung mit Beispielen von Carbonylverbindungen in Lebensmitteln. Ihr könnt auch auf der Zutaten- oder Inhaltsstoff-Liste von z.B. Lebensmitteln oder Kosmetikprodukten nach Carbonyl-Verbindungen suchen. Die Strukturformeln für die hier genannten Verbindungen findet ihr z.B. in eurem Buch auf S. 109 oder ihr klickt auf den Link, der zu einer Wikipedia-Seite führt (ihr braucht den ganzen Wikipedia-Artikel natürlich nicht zu lesen, aber der Abschnitt "Vorkommen" ist oft interessant):
Vanillin (z.B. enthalten in: Vanille und damit natürlich in allen Produkten, die Vanille o. Vanillezucker enthalten), https://de.wikipedia.org/wiki/Vanillin Wikipedia-Link]
Benzaldehyd (z.B. enthalten in: Bittermandelöl und damit natürlich in allen Produkten, die Bittermandelöl enthalten), Wikipedia-Link
Zimtaldehyd (z.B. enthalten in: Zimtrinde und damit natürlich in allen Produkten, die Zimt enthalten), Wikipedia-Link
Himbeerketon (z.B. enthalten in: Ratet doch mal! - Richtig: In Himbeeren!), Wikipedia-Link
Muscon (z.B. enthalten in: Moschus - ein Sekret von Tieren, heutzutage aber eher künstlich hergestellt. Viele Kosmetikprodukte wie Seifen und Parfums enthalten Moschus), Wikipedia-Link
Campher (wird aus einem Baum gewonnen und extrem vielseitig verwendet. Häufig ist es in Medizinprodukten gegen Erkältungsbeschwerden zu finden), Wikipedia-Link
Distanzunterricht Donnerstag, 18.02., 6. Std.
Heute mal eine etwas andere Aufgabe. Ihr habt in den letzten Unterrichtseinheiten einige Dinge über Säuren gelernt. Hauptsächlich, dass sie auf Teilchen-Ebene in der Lage sind, ein Proton (oder mehrere) abzuspalten. Aber auch, dass sie in der Lage sind bestimmte Farbstoffe umzufärben. Die meisten Säuren, die man im Unterricht der 9. Jahrgangsstufe bespricht, sind relativ aggressiv und daher gefährlich, wie z.B.: Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure.
Es gibt aber eine ganze Reihe von Säuren, die in kleinen Mengen in Lebensmitteln vorkommen und (in der Regel) positive Auswirkungen auf den Geschmack haben. Wenn ihr schon einmal Kochsendungen gesehen habt, dann kennt ihr vielleicht solche Sätze wie
„Diese Barbecue-Sauce mit Rhabarber besticht durch ein feines Säurespiel“ oder
„Ein leichtes Gericht mit schönem Säurespiel, das Gusto auf mehr macht…“ oder
„…süß und von öliger Textur, fein und sehr edel mit elegantem Säurespiel und nachhaltigem Fruchtgeschmack.“
Eure Aufgabe für heute:
Sucht bei euch zu Hause Lebensmittel, die Säuren enthalten.
Stellt mindestens fünf schön nebeneinander auf den Tisch.
Macht kleine Schildchen, auf denen der Name der Säure steht, die in dem Lebensmittel enthalten ist.
Fotografiert das! Schickt mir das Foto als Antwort auf den Arbeitsauftrag im Schulmanager (kommt am Anfang der Unterrichtsstunde)
Hinweise: Bevor ihr das Foto macht, stellt an der Kamera die Qualität/Auflösung niedriger ein. Oft schickt ihr Fotos, deren Dateigröße gigantisch ist. In einer so hohen Auflösung wird das Bild aber nie gebraucht!
Noch mehr Hinweise: Wenn ihr Lebensmittel anschneidet oder Verpackungen öffnet, stellt sicher, dass sie anschließend auch verzehrt werden!
Ein Beispiel, wie eine solche Kollage aussehen könnte, findet ihr im Arbeitsauftrag, der über den Schulmanager kommt
Eine kleine Hilfestellung mit Beispielen von Säuren in Lebensmitteln. Ihr könnt aber auch auf der Zutaten- oder Inhaltsstoff-Liste von Lebensmitteln nach Säuren suchen:
Zitronensäure (enthalten in: Zitrusfrüchten)
Milchsäure (enthalten in: Milch und Milchprodukten)
Essigsäure (enthalten in: Essig oder Essig haltigen Produkten, z.B. Senf)
Äpfelsäure (enthalten in: Äpfeln – aber eigentlich in allen Zellen fast jedes Lebewesens)
Weinsäure (enthalten in: Wein – Achtung! Fragt erst bei euren Eltern nach, ob ihr Wein verwenden dürft)
Phosphorsäure (enthalten in: Cola)
Ameisensäure (enthalten in: Honig)
Kohlensäure (enthalten in: Erfrischungsgetränken)
Distanzunterricht Donnerstag, 11.02. (Chemie)
Hallo 10e!
Ihr solltet bereits folgendes Wissen: Säuren sind Stoffe, die Protonen abgeben können; Basen sind Stoffe, die Protonen aufnehmen können. In der letzten Stunde hatte ich das Gefühl, dass diese Inhalte noch nicht bei allen so ganz tief verwurzelt sind. Daher würde ich die Inhalte in dieser Einheit noch einmal etwas vertiefter wiederholen.
Im folgenden Video ist von einem Arbeitsblatt die Rede: pdf-Datei. Ihr könnt es euch ausdrucken, um damit zu arbeiten, das ist aber nicht unbedingt nötig! Ihr könnt es auch nur in einem zweiten Fenster öffnen und die Lösungen für die Aufgaben auf ein Blatt schreiben. Morgen erhaltet ihr das komplett ausgefüllte Arbeitsblatt zum Herunterladen.
Für diese Online-Einheit braucht ihr vorerst nur einen Zettel und einen Stift.
Schaut zunächst das folgende Video.
Vervollständigt dann die Tabellen, die im Video bereits angefangen wurden.
Im Anschluss an die Einheit könnt ihr einen Hefteintrag herunterladen, den ihr bitte ins Heft abschreibt oder ausdruckt und einklebt.
Nachdem ihr das Video geschaut habt, bearbeitet folgende Aufgabe(n):
Ergänzt auf dem AB die im Video bereits begonnen Tabellen. Für die Namen der Säure-Reste könnt ihr im Internet recherchieren (was aber umständlich ist, weil die Informationen oft sehr fachwissenschaftlich ausgedrückt sind) oder ihr verwendet euer Buch auf der S. 101.
Jetzt noch den Hefteintrag herunterladen: pdf-Datei
und bis morgen die Seiten 50-51 (Galvani Chemie S2) lesen!
Distanzunterricht Mittwoch, 10.02.
Für diese Einheit benötigt ihr euer Schulbuch, Stift und Zettel. Dauer: 30 - 45min.
Heute sollt ihr eine neue Stoffklasse kennenlernen. So richtig "neu" ist sie nicht. Ihr habt den Namen der charakteristischen Molekülgruppe schon bei der Oxidation von Alkoholen kennengelernt: Sowohl bei der Oxidation von sekundären Alkoholen als auch bei der von primären Alkoholen entsteht im ersten Schritt ein Molekül, in dem eine Doppelbindung zwischen einem C- und einem O-Atom vorkommt. Diese Gruppe heißt "Carbonyl-Gruppe".
Wie ihr bei den Alkoholen gesehen habt, spielt der Ort im Molekül, an dem eine Hydroxy-Gruppe gebunden ist, teilweise eine Rolle für das Reaktionsverhalten (prim. und sek. Alkohole lassen sich oxidieren, tert. Alkohole nicht). Bei Molekülen mit einer Carbonylgruppe gibt es ebenfalls deutliche Unterschiede im Reaktionsverhalten, je nachdem, ob die Carbonylgruppe am Ende der C-Kette oder irgendwo in der Mitte sitzt. Daher unterscheidet man bei "Carbonyl-Verbindungen" die Aldehyde (Carbonylgruppe sitzt am Ende einer C-Kette) und die Ketone (Carbonylgruppe sitzt nicht am Ende einer C-Kette).
Wiederholung
Legt zunächst eine Tabelle mit zwei Spalten und mindestens 5 Zeilen an: Füllt in jeder Zeile die linke Zelle mit dem Begriff einer euch bereits bekannt funktionellen Gruppe und zeichnet die einfachste organische Verbindung dazu. In die Zelle rechts kommt der Name der entsprechenden Gruppe. Je nachdem, was ihr als funktionelle Gruppe zählt, solltet ihr MINDESTENS fünf Stoffklassen finden!
Wie immer zu Beginn einer neuen Stoffklasse sollen die physikalischen Eigenschaften stehen: Siedepunkte und Löslichkeit:
Schlagt euer Buch auf der S. 102 - 103 auf. Lest aber noch nicht den Text!
Analysiert die Tabelle auf S. 102 unten: Notiert euch stichpunktartig eine Begründung für die letzten beiden Spalten, in der die Löslichkeit verschiedener Aldehyde in Wasser und Benzin angegeben werden. Die Begründung ist die gleiche wie sie bereits bei der homologen Reihe der Alkohole zum Tragen kam. Ihr solltet das also können. Nur wenn ihr nicht weiter wisst, lest den Abschnitt, der über der Tabelle beginnt: "Löslichkeit der Alkanale" (Aldehyde).
Wasser ist polar, Benzin unpolar. Aldehyde enthalten sowohl unpolare Anteile als auch polare, nämlich die Carbonylgruppe. Bei kleinen Aldeyhden nimmt die Carbonylgruppe einen großen Teil des Moleküls ein und es kann insgesamt als "eher polar" bezeichnet werden. Kleine Aldehyde besitzen daher eine gewisse Löslichkeit in Wasser.
Mit zunehmender Größe spielen die polaren Molekülteile jedoch eine immer geringere Rolle, daher nimmt die Löslichkeit mit steigender Größe ab.
Analysiert dann die Abb. 2 auf der S. 103 (das ist die linke Grafik) auf S. 103 oben: Notiert euch stichpunktartig eine Begründung für den Verlauf der Siedepunkte der Aldehyde, vor allem im Vergleich zu ähnlich schweren Alkoholen bzw. Alkanen. Auch hier hatten wir bei den Alkoholen schon eine Begründung, die bei den Aldehyden ebenfalls angewendet werden kann. Ihr solltet das also können. Nur wenn ihr nicht weiter wisst, lest den Abschnitt "Siedetemperaturen der Alkanale" (Aldehyde).
Um Stoffe zum Sieden (in den gasförmigen Zustand) zu überführen, müssen die Moleküle voneinander getrennt werden (1 BE). (Achtung, beliebter Schüler-Fehler: Es müssen die Molekül-Teilchen voneinander getrennt werden, nicht die Atome eines Moleküls - das wäre ein Bindungsbruch). Dazu müssen die Zwischenmolekularen Kräfte (1 BE) überwunden werden.
Bei Alkanen existieren nur schwache van-der-Waals-Kräfte (1 BE), diese nehmen mit der Größe des Moleküls zu (1 BE)
Bei Alkoholen existieren zusätzlich noch starke Anziehungskräfte aufgrund der Dipoleigenschaften (1 BE) des Alkoholmoleküls an der Hydroxygruppe (1 BE)
Bei Alkoholen besteht zudem noch die Möglichkeit der Ausbildung sehr starker Wasserstoffbrückenbindungen (1 BE), zwischen dem über eine stark polare Atombindung gebundenen H-Atom (1 BE) der Hydroxyruppe und dem freien Elektronenpaar des O-Atoms
Bei Aldehyden können keine Wasserstoffbrückenbindungen (1 BE) gebildet werden, weil kein H-Atom existiert, das über eine stark polare Atombindung gebunden ist. Dipoleigenschaften haben Aldehyd-Moleküle allerdings auch. Daher liegen die Siedepunkte von Aldehyden höher (1 BE) als die vergleichbar großer/schwerer Alkane aber niedriger (1 BE) als vergleichbar großer/schwerer Alkohole.
Zähle, wie viele BE (in Klammern angegeben) du erreicht hättest! >85% entspricht der Note 1, <20% entspricht der Note 6 (das würde in der Oberstufe so gelten).
Lest nun die restlichen Abschnitte auf den S. 102 - 104 (auch die Randspalten!)
Einen Hefteintrag wird es nächste Stunde (Dienstag, 16.02. Videokonferenz) geben, wenn wir die Benennung von Aldehyden und Ketonen etwas genauer betrachtet haben.
Als Hausaufgabe (oder jetzt, wenn die 45min noch nicht aufgebraucht sind) bearbeitet ihr die Aufgabe 3 auf der S. 104. Ein Foto eurer Lösung schickt ihr mir als Antwort auf den Arbeitsauftrag, den ihr um 09:00 Uhr über den Schulmanager erhalten haben solltet!
Distanzunterricht Dienstag, 09.02.
In dieser Einheit ist von einem Arbeitsblatt die Rede: pdf-Datei. Ihr könnt es euch ausdrucken, um damit zu arbeiten, das ist aber nicht unbedingt nötig! Ihr könnt es auch nur in einem zweiten Fenster öffnen und die Lösungen für die Aufgaben auf ein Blatt schreiben. Am Ende der Lerneinheit (vermutlich Do, 11.02.) erhaltet ihr das komplett ausgefüllte Arbeitsblatt zum Herunterladen.
Für diese Online-Einheit braucht ihr vorerst nur einen Zettel und einen Stift.
Schaut zunächst das folgende Video.
Vervollständigt dann die Tabellen, die im Video bereits angefangen wurden.
Löst die weiteren Aufgaben hier im WIKI
Im Anschluss an die Einheit könnt ihr einen Hefteintrag herunterladen, den ihr bitte ins Heft abschreibt oder ausdruckt und einklebt.
Nachdem ihr das Video geschaut habt, bearbeitet folgende Aufgabe(n):
Ergänzt auf dem AB die im Video bereits begonnen Tabellen. Für die Namen der Säure-Reste könnt ihr im Internet recherchieren (was aber umständlich ist, weil die Informationen oft sehr fachwissenschaftlich ausgedrückt sind) oder ihr verwendet euer Buch auf der S. 101.
Jetzt noch den Hefteintrag herunterladen: pdf-Datei
und bis zum nächsten Mal die Seiten 100 - 101 lesen!
Distanzunterricht Montag, 08.02.
Für diese Online-Einheit benötigt ihr ca. 30min. Solltet ihr tatsächlich 15min. oder mehr übrig haben, empfehle ich die Teilnahme am Rhythmus-Projekt der Sportfachschaft (s. Startseite des WIKIs: oben rechts.)
Ihr benötigt für diese Einheit evtl. das Schulbuch, einen Zettel und Stift. Langfristig wollen wir auf das Thema "Säuren" zu steuern. Heute allerdings zunächst eine "Überleitungs-Stunde", in der einige bereits bekannte Sachen aufgearbeitet werden. Am Ende der Einheit könnt ihr einen Hefteintrag herunterladen, den ihr entweder in euer Heft abschreibt oder ausdruckt und einklebt.
Einstieg/Wiederholung
Versucht im folgenden Bild möglichst genau zu beschreiben, was die eingekringelten Symbole bedeuten sollen. (In beiden Fällen wird das gleiche symbolisiert, es sind nur unterschiedliche Varianten.) In eurer Beschreibung sollte der Begriff "Elektronegativität (EN)" vorkommen.
Am besten macht ihr das wirklich schriftlich, damit ihr eure Lösung mit der hier angegebenen nachträglich gut überprüfen könnt!
Die eingekreisten Symbole stehen für eine "polare Atombindung".
Beide Begriffe, polar und Atombindung, sollte man nun erklären.
Eine Atombindung entsteht, wenn zwei Atome jeweils ein Elektron zur Verfügung stellen und dieses Elektronenpaar sich zwischen den beiden Atomkernen aufhalten kann und dadurch zu einer Anziehung der beiden Partner führt. Polar sind Atombindungen dann, wenn einer der beiden Bindungspartner in der Lage ist, das bindende Elektronenpaar stärker zu sich zu ziehen. Die beiden Elektronen haben dann eine hohe Aufenthaltswahrscheinlichkeit nicht genau in der Mitte zwischen den Atomkernen sondern bei dem Bindungspartner, der die höhere Elektronegativität (EN) hat. Der Keil, bzw. der Pfeil zeigen diese Verschiebung des Elektronenpaars hin zum elektronegativeren Partner an.
Wenn euch diese Begriffe nichts mehr sagen, dann lest jetzt sofort im Buch die Seiten 63 - 64 Mitte!
Trennung von Atombindungen
Schaut nun das folgende Video (ca. 15min.). Nach dem Video solltet ihr in der Lage sein, die Aufgaben darunter zu lösen!
Ihr habt im Film die "Heterolytische Bindungstrennung" kennengelernt. Erkläre, was dieser Begriff bedeutet. Schriftlich! Mit dem Stift auf ein Blatt, bitte!
Liegt in einem Molekül eine polare Atombindung zwischen zwei verschiedenen Atomen vor, dann kann diese Bindung getrennt werden, indem ein Partner beide Bindungselektronen bekommt, der andere gar keins.
Hier noch einmal die heterolytische Bindungstrennung in Form verschiedener chemischer Gleichungen:
Dieser "Spezialfall" einer heterolytischen Bindungstrennung, bei der ein H+-Teilchen abgespalten wird, hat einen eigenen Namen. Nenne den Namen und erkläre seine Herkunft!
Protolyse: Lyse bedeutet hier Abspaltung. "Proto" kommt hier von Proton: Ein Wasserstoffatom besteht nur aus einem Proton im Kern und einem Elektron in der Hülle. Wird das Elektron abgegeben, bleibt nur das positiv geladene Proton zurück. Daher Protolyse: Abspaltung eines Protons
Stelle nach dem gleichen Muster die chemischen Gleichungen (beide Varianten: mit und ohne Valenzstrichformel) für die heterolytische Bindungstrennung für folgende Säure-Moleküle auf:
Vielleicht habt ihr bei der Schwefelsäure das andere Proton abgespalten. Das funktioniert. Es können sogar beide Wasserstoff-Teilchen gleichzeitig abgespalten werden. Stellt dafür (sofern ihr es noch nicht getan habt) die Gleichungen (mit und ohne Valenzstrichformeln) auf!
Ladet jetzt noch den Hefteintrag herunter, dann seid ihr für heute mit Chemie fertig! Hefteintrag als pdf-Datei.
Distanzunterricht Montag, 08.02.
Diese Unterrichtsstunde findet im Austausch zur Chemie-Stunde vom kommenden Freitag, 12.02. statt. Es ist die letzte Einheit mit neuen Inhalten. Morgen (Dienstag, 09.02.) findet nur noch eine Abschlussüberprüfung statt, ob ihr die Elektronenbesetzung bei Atomen verstanden habt.
Im "normalen" Unterricht würde ich ein Arbeitsblatt austeilen, welches ihr bearbeiten müsst. In dieser Online-Version ist das nicht nötig, es wird ausgefüllt im Hefteintrag zum Herunterladen enthalten sein.
Ihr benötigt euer Schulbuch, ein PSE, Stift, Zettel und eine einigermaßen stabile Internetverbindung
Der passende Hefteintrag kann nach der Einheit hier heruntergeladen werden: pdf-Datei
Hausaufgabe
Je nachdem wie schnell ihr die letzte Online-Einheit erledigt habt, seid ihr evtl. mit der Aufgabe 1 im Buch, S. 70 schon fertig geworden. Falls nicht, bearbeitet diese Aufgabe jetzt und vergleicht dann mit der Lösung. Falls ihr diese Aufgabe schon einmal gelöst habt, dann frischt euer Wissen nur noch einmal kurz wieder auf: Entscheidet euch für eines der vier Atome und bestimmt nur für dieses Atom die Elektronenkonfiguration!
In der letzten Einheit wurde schon angesprochen, dass die Elektronen, die auf der äußersten Schale eines Atoms sitzen, großen Einfluss auf das Reaktionsverhalten des Stoffes haben. Ein Beispiel: Die Stoffe Lithium, Natrium und Kalium besitzen alle ein einzelnes Elektron auf der äußersten Schale. Diese Gemeinsamkeit auf Teilchen-Ebene (das heißt, man schaut sich in diesem Fall die "Teilchen", also die Atome an) führt zu Gemeinsamkeiten auf der Stoff-Ebene (das heißt, man schaut sich an, wie die Stoffe reagieren): Alle drei Stoffe (Li, Na, K) reagieren heftig mit Wasser. Wirft man ein Stücken Li, Na oder K in ein Gefäß mit Wasser, entsteht immer das Gas Wasserstoff und das Wasser fühlt sich danach "seifig" an. Das ist auf die Bildung von "Hydroxid-Ionen" zurückzuführen. Im folgenden Film (1,5min) wurde in das Wasser zusätzlich ein Stoff gegeben, der sich rosa färbt, wenn "Hydroxid-Ionen" entstehen.
Schaut den Film
Neben den genannten Stoffen Li, Na und K werden noch zwei weitere Stoffe mit Wasser in Kontakt gebracht. Welche?
Sucht die fünf im Film verwendeten Stoffe im PSE. Wo stehen sie?
Wie schon gesagt, ist die chemische Reaktion in allen Fällen ähnlich. Was ist der Unterschied?
Es werden auch noch die Stoffe Rubidium und Cäsium verwendet
Alle Stoffe stehen im PSE untereinander in der ersten Spalte
Die Reaktion wird immer heftiger, je weiter unten im PSE der Stoff steht.
Im Prinzip ist das schon das wichtigste "Geheimnis" der Anordnung der Elemente im PSE: Die Elemente werden so sortiert, dass diejenigen untereinander stehen, die die gleiche Anzahl an Elektronen auf der äußersten Schale haben. Diese Elektronen heißen Valenzelektronen und bestimmen das chemische Reaktionsverhalten.
Im PSE enthält also eine Spalte (das was von oben nach unten geht) Elemente mit der gleichen Anzahl an Valenzelektronen. Man nennt eine Spalte daher auch "Gruppe" und manche Gruppen haben Namen, die ihr vielleicht schon einmal gehört habt:
Nur zur Ergänzung: Die Zeilen (das was von links nach rechts geht) heißen Perioden. Weil sich die Eigenschaften der Stoffe von links nach rechts immer wieder (periodisch) wiederholen: Erst kommt ein Alkalimetall, dann ein Erdalkalimetall usw...
Das klappbare PSE, welches die meisten von euch benutzen ist vor allem auch deswegen so schön, weil im zusammengeklappten Zustand ganz oben die alten "Gruppennummern" stehen. (Ich hoffe, das ist bei euch noch so). Im zusammengeklappten Zustand seht ihr nämlich nur die früher als "Hauptgruppen" bezeichneten Gruppen und deren Nummer entspricht genau der Anzahl der Valenzelektronen, die die Elemente in dieser Gruppe haben:
Wenn ihr euer PSE aufklappt, dann kommen zunächst die früher als "Nebengruppen" bezeichneten Element zum Vorschein. Diese Unterscheidung macht man heute nicht mehr. Man hat die Haupt- und Nebengruppen neu von links nach rechts durchgehend durchnummeriert. Leider geht dadurch der schöne Zusammenhang mit den Valenzelektronen etwas verloren: Bei den jetzt gültigen Gruppennummern muss man nun immer auf die letzte Ziffer schauen, um zu sehen, wie viele Valenzelektronen die Elemente dieser Gruppe enthalten:
Überprüft stichpunktartig, ob das alles tatsächlich stimmt:
Wählt drei beliebige Element aus (macht es euch nicht unnötig schwer und wählt nur Elemente des komplett eingeklappten PSEs, also nur aus den Hauptgruppen. Und wählt kein Element das in der 5. Periode oder höher steht.).
Bestimmt von euren drei gewählten Elementen die Edelgaskonfiguration und überprüft, ob die Anzahl der Valenzelektronen tatsächlich mit der letzten Ziffer der Gruppennummer übereinstimmt!
Es gibt eine einzige Ausnahme - vielleicht findet ihr sie ja zufällig...
Die Ausnahme ist Helium (He). Es steht in der 8. Hauptgruppe (besser: der 18.Gruppe), hat aber nur 2 Valenzelektronen.
Aufgaben
In Zukunft werdet ihr in der Chemie viele Aufgaben bearbeiten, bei denen man wissen muss, wie viele Valenzelektronen ein Element hat. Ihr müsst nun nicht mehr umständlich die gesamte Elektronenkonfiguration ableiten, es genügt ein Blick ins PSE: Die Gruppennummer gibt Auskunft!
Ein paar Aufgaben zum Überprüfen! Ihr solltet für alle nachfolgenden Aufgaben nur wenige Sekunden brauchen. Die einzige Schwierigkeit wird sein, das entsprechende Element im PSE zu finden. Alle Fragen beziehen sich auf Elemente der Hauptgruppen (also des zusammengeklappten PSEs). Sobald ihr das Element gefunden habt, habt ihr automatisch auch die Lösung!
Nachdem die Valenzelektronen so eine große Bedeutung für das Reaktionsverhalten eines Stoffes haben, wurde eine Schreibweise entwickelt, mit der man die Zahl der Valenzelektronen einfach darstellen kann: Das Elementsymbol soll stellvertretend für den Atomkern und die inneren Elektronen stehen und für jeden Valenzelektron macht man einen Punkt um das Elementsymbol. In bestimmten Fällen verbindet man zwei Punkte zu einem Strich, so dass dieser Strich also zwei Valenzelektronen symbolisiert. Diese Darstellungsform nennt man Valenzstrichschreibweise:
Aufgabe: Skizziere von den folgenden Elementen jeweils ein Atom in Valenzstrichschreibweise: Magnesium, Aluminium und Stickstoff
Wann man Striche und wann Punkte macht, ist auch in eurem Buch an dieser Stelle noch nicht geklärt. Erst später wird das eine Rolle spielen. Im Moment ist nur wichtig, dass ihr die richtige Anzahl an Valenzelektronen findet.
Hausaufgabe
Lest als Hausaufgabe im Buch, S. 71 und 84 - 85. Es sollte noch genügend Zeit übrig sein, um das innerhalb der laufenden Unterrichtsstunde zu erledigen.
Ladet euch den Hefteintrag inkl. Arbeitsblatt herunter
Wir hören uns morgen zum letzten Mal in einer Videokonferenz um 14:45 Uhr über MS-Teams
Bis morgen!
Distanzunterricht Freitag, 05.02.
Für diese Einheit benötigt ihr das folgende Arbeitsblatt (ausgedruckt oder geöffnet in einem anderen Fenster): pdf-Datei, einen Stift und eine einigermaßen stabile Internetverbindung.
Schaut zunächst das folgende Video.
Am Anfang wird die Hausaufgabe vom letzten Mal verbessert (S. 67 A2 und A3), haltet diese bereit!
Das Video ist mit fast 30min. relativ lang geworden, enthält aber viele Aspekte, die ihr schon aus der Physik oder Natur und Technik kennen solltet und dient somit nur der Auffrischung eurer Kenntnisse.
Für den Chemie-Unterricht sollt ihr im Wesentlichen nur folgende neue Erkenntnis mitnehmen: Wo genau halten sich die Elektronen in der Hülle eines Atoms auf?
Wenn die 45min. der Unterrichtsstunde schon um sind, dann ladet euch jetzt noch den Hefteintrag herunter: pdf-Datei. Ihr könnt ihn z.B. in euer Heft abschreiben oder ausdrucken und einkleben. Dann seid ihr mit dieser Einheit fertig. Am Dienstag gibt es weitere Aufgaben zu diesem Thema, die ihr alleine bearbeiten und verbessern könnt (keine Videokonferenz).
Falls noch Zeit übrig ist, bearbeitet die im Video genannte Aufgabe 1 auf S. 70 in eurem Buch! - Ihr dürft diese Aufgaben aber tatsächlich überspringen, wenn ihr schon seit 45 Minuten arbeitet. Sie werden in der nächsten Einheit ganz am Anfang (teilweise) noch einmal gestellt!
Verbessert gegenseitig eure Hausaufgabe (Buch, S. 42 - Aufgabe 6):
Findet einen Partner, mit dem ihr zusammenarbeiten wollt. Wenn ihr keinen findet, könnt ihr eure Hausaufgabe auch alleine verbessern.
Besorgt euch einen Rotstift.
Macht ein Foto von eurer Hausaufgabe und schickt sie an eure Korrekturpartnerin bzw. euren Korrekturpartner.
Druckt dann diese Lösungen, die ihr jetzt erhalten habt, aus. (Wenn ihr euch selbst korrigiert ist das natürlich nicht nötig)
Solltet ihr keinen Drucker haben, könnt ihr das Foto auch in z.B. Powerpoint/Paint einfügen und dann mit dem Mauszeiger etwas hineinmalen.
Beachtet dann die unten stehende Musterlösung und vergleicht mit der Lösung, die vor euch liegt. Verbessert mit roter Farbe die Fehler.
Schickt eurem Korrekturpartner die Arbeit zurück (z.B. wieder ein Foto davon).
Wenn ihr euch nicht selbst korrigiert habt, dürft ihr jetzt in grün die Korrektur korrigieren - sofern die Korrektur falsch ist oder ihr euch ungerecht behandelt fühlt.
Ihr erhaltet ca. um 13:30 Uhr einen Arbeitsauftrag über den Schulmanager. Als Antwort auf diesen Arbeitsauftrag schickt ihr mir eure (doppelt) korrigierte Lösung zurück.
In der folgenden Einheit geht es um die Frage, ob man generell alle Alkohole oxidieren kann. Schaut zunächst das Video (ca. 19min.) und bearbeitet dann die folgenden Aufgaben!
Nachdem ihr das Video geschaut habt, bearbeitet folgende Aufgaben:
Buch, S. 87 Aufgabe 2: Es sind die Alkohole Ethandiol und Propan-1,2-diol gegeben. Beide sollen getrennt voneinander mit saurer Permanganatlösung oxidiert werden. Gesucht sind die Strukturformelen der entstehenden Produkte! (Nicht mehr! - Keine Gleichungen o.ä.)
Formuliert sowohl die Teilgleichungen als auch die Gesamtgleichung für die Redoxreaktion von Butan-1-ol zu Butanal mit saurer Permanganatlösung. (Aufgabe steht auch unter dem Hefteintrag)
Ladet euch jetzt den Hefteintrag herunter : pdf-Datei
Arbeitsauftrag 27.04.
Für diesen Arbeitsauftrag solltet ihr ca. 30 Minuten benötigen.
Säure-Base-Reaktionen
Das nächste Kapitel beschäftigt sich den Stoffgruppen der "Säuren" und deren Gegenspielern, den "Basen".
Einstieg/Wiederholung
Versucht im folgenden Bild möglichst genau zu beschreiben, was die eingekringelten Symbole bedeuten sollen. (In beiden Fällen wird das gleiche symbolisiert, es sind nur unterschiedliche Varianten.) In eurer Beschreibung sollte der Begriff "Elektronegativität (EN)" vorkommen.
Am besten macht ihr das wirklich schriftlich, damit ihr eure Lösung mit der hier angegebenen nachträglich gut überprüfen könnt!
Die eingekreisten Symbole stehen für eine "polare Atombindung".
Beide Begriffe, polar und Atombindung, sollte man nun erklären.
Eine Atombindung entsteht, wenn zwei Atome jeweils ein Elektron zur Verfügung stellen und dieses Elektronenpaar sich zwischen den beiden Atomkernen aufhalten kann und dadurch zu einer Anziehung der beiden Partner führt. Polar sind Atombindungen dann, wenn einer der beiden Bindungspartner in der Lage ist, das bindende Elektronenpaar stärker zu sich zu ziehen. Die beiden Elektronen haben dann eine hohe Aufenthaltswahrscheinlichkeit nicht genau in der Mitte zwischen den Atomkernen sondern bei dem Bindungspartner, der die höhere Elektronegativität (EN) hat. Der Keil, bzw. der Pfeil zeigen diese Verschiebung des Elektronenpaars hin zum elektronegativeren Partner an.
Betrachten wir zum Vergleich ein Wasserstoff-Molekül, also zwei Wasserstoffatome, die über ein bindendes Elektronenpaar miteinander verbunden sind. Diese Bindung ist nicht polar, weil beide H-Atome "gleich stark am bindenden Elektronenpaar ziehen". Zwei solche Wasserstoff-Atome würden sich bei Raumtemperatur nicht spontan voneinander trennen. Die Atombindung ist zu stark. Bei polaren Atombindungen gibt es jedoch Situationen, in denen das anders aussieht. Vor allem, wenn der eine Bindungspartner Wasserstoff ist. Bleiben wir bei dem am Anfang dargestellten Molekül "Hydrogenchlorid" (HCl). Hier lassen sich die beiden Partner sehr leicht voneinander trennen. Warum?
Bevor diese Frage beantwortet wird, vorher wieder etwas zum Auffrischen:
Wie viele Elektronen besitzt ein einzelnes Chlor-Atom insgesamt?
Wie viele davon sind Valenzelektronen?
Was muss passieren, damit dieses Chlor-Atom Edelgaskonfiguration erreicht?
Wie viele Elektronen besitzt ein einzelnes Wasserstoff-Atom insgesamt?
Wie viele davon sind Valenzelektronen?
Was muss passieren, damit Wasserstoff-Atom Edelgaskonfiguration erreicht?
Sieben davon sitzen auf der äußersten Schale, sind also Valenzelektronen
Chlor muss ein Elektron aufnehmen
Ein Wasserstoff-Atom besitzt ein Elektron
...sehr witzig...
Es muss eins aufnehmen, um die Edelgas-Konfiguration von Helium zu erreichen (Zwei Elektronen auf der innersten Schale, die damit voll besetzt ist und einen sehr energiearmen Zustand darstellt)
Das haben wir noch nicht besprochen: Wasserstoff könnte das eine Elektron auch abgeben. Dann hat es überhaupt keins mehr. Vom Wasserstoffatom bliebe dann nur das eine Proton im Kern übrig. Das ist zwar keine klassische Edelgaskonfiguration, aber dennoch auch ein sehr energiearmer Zustand.
Die folgende Aussage ist "anthropomorph". Das bedeutet, man tut so, als wären die betrachteten Teilchen Lebewesen/Menschen mit Gefühlen und Bedürfnissen. Das ist natürlich nicht so! Solche Aussagen sind aber oft sehr leicht verständlich für Schülerinnen und Schüler. Ich werde die Aussage erst später fachwissenschaftlich umformulieren.
O.k., schauen wir uns die Situation mal an: Wir haben zwei Atome, ein Wasserstoff-Atom und ein Chlor-Atom. Beide teilen sich ein Elektronenpaar und bilden daher ein Molekül. Das Chlor-Atom ist unglaublich scharf auf das Elektronenpaar. Wenn es beide Elektronen komplett haben könnte, hätte es Edelgaskonfiguration. Das Wasserstoff-Atom könnte mit beiden Elektronen zwar auch etwas anfangen, ist aber auch glücklich, wenn es überhaupt kein Elektron mehr hat.
WAS WIRD WOHL PASSIEREN?
Wer keine Ahnung hat, was das soll, vielleicht noch ein anderes Beispiel: Ihr habt ein kleines Geschwister. Das hat zum Geburtstag ein Playmobil-Pferd geschenkt bekommen. Ihr habt den passenden Playmobil-Cowboy dazu, den ihr irgendwie ganz witzig findet, aber mal ehrlich... ihr seid quasi erwachsen, was wollt ihr mit einem Plastik-Cowboy. Euer kleines Geschwister kommt permanent zu euch ins Zimmer, hängt bei euch rum und will mit euch und eurem Playmobil-Cowboy spielen. Eine Zeit lang macht euch das auch Spaß und ihr seid dabei. Aber plötzlich klingelt euer Handy und euer... bester Freund/beste Freundin ist dran. WAS MACHT IHR WOHL? - Vermutlich: Ihr schenkt euren Playmobil-Cowboy eurem Geschwister und schickt ihn aus dem Zimmer. Übertragt das jetzt auf die Atome!
Das bindende Elektronenpaar (Playmobil-Pferd + Playmobil-Cowboy) wird komplett auf das Chlor-Atom (euer Geschwister) übertragen. Es entsteht ein positiv geladenes Wasserstoff-Teilchen (vorher: ein positiv geladenes Proton im Kern, ein negatives Elektron in der Hülle; jetzt; nur noch ein Proton) und ein negativ geladenes Chlor-Teilchen (vorher: 17 Protonen im Kern, 17 Elektronen in der Hülle; jetzt: 17 Protonen im Kern, 18 Elektronen in der Hülle.
Man spricht in so einem Fall von einer heterolytischen Bindungstrennung. "Bindungstrennung" bedeutet, dass eine Bindung getrennt wird (ziemlich logisch...) und "hetero"(lytisch) bedeutet, dass die Bindung (bzw. besser: das bindende Elektronenpaar) "ungleichmäßig" aufgeteilt wird. Es gibt auch die "homolytische Bindungstrennung", bei der wird die Bindung so aufgeteilt, dass jeder Partner ein Elektron des bindenden Paares bekommt. Das ist hier aber nicht so: Das Wasserstoff-Atom bekommt gar kein, das Chlor-Atom beide. Deswegen: heterolytische Bindungstrennung.
Die Abspaltung eines Wasserstoffteilchens nach diesem Muster ist etwas, was viele Moleküle können (wenn ein passender Reaktionspartner zur Verfügung steht). Man zählt solche Moleküle zur Gruppe der "Säuren". Wenn z.B. etwas "sauer" schmeckt, dann sicher deswegen, weil eine Säure enthalten ist, also ein Molekül, das durch heterolytische Bindungstrennung ein Proton (das was vom Wasserstoffteilchen nach der Abspaltung übrig bleibt) abgespalten hat.
Man kann diese Abspaltung als chemische Gleichung formulieren:
Stellt nach dem gleichen Muster die chemischen Gleichungen (beide Varianten: mit und ohne Valenzstrichformel) für die heterolytische Bindungstrennung für folgende Säure-Moleküle auf:
Vielleicht habt ihr bei der Schwefelsäure das andere Proton abgespalten. Das funktioniert. Es können sogar beide Wasserstoff-Teilchen gleichzeitig abgespalten werden. Stellt dafür (sofern ihr es noch nicht getan habt) die Gleichungen (mit und ohne Valenzstrichformeln) auf!
Das Buch geht hier anders vor, deswegen keine Seiten im Buch lesen. Eher etwas praktisches als "Hausaufgabe": Pflicht: Sucht bei euch zu Hause drei völlig verschiedene Lebensmittel, die sauer sind (mit "völlig verschieden" meine ich, dass ihr nicht so etwas findet wie "Äpfel" und "Birnen").
Freiwillig: Versucht zu recherchieren, welches Molekül für den sauren Geschmack des Lebensmittels verantwortlich ist!
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