Post on 17-Sep-2018
Arbeitsheft «Chemie plus»Klassen 7/8
Brandenburg
Cornelsen Verlag GmbH
Stoffe und Stoffgemische 1
Arbeiten im Chemielabor
Grundwissen
In der Chemie wird viel experimentiert, teilweise auch mit gefährlichen Chemikalien. Um Unfälle oder
Vergiftungen zu vermeiden, musst du die Sicherheitsvorschriften beachten, dich im Chemieraum gut aus-
kennen und mit den wichtigsten Laborgeräten vertraut machen.
1 Laborgeräte
Beschrifte die Laborgeräte.
Saure und
alkalische
Abfälle
IGiftige
anorganische
Abfälle
II
2 Grundregeln zum Experimentieren
a) Notiere zu den Bildern die jeweilige Grundregel.
2 Stoffe und Stoffgemische
3 Umgang mit dem Brenner
a) Beschrifte die Teile des
Brenners. Zeichne den Weg
des Gases und der
Luft im Brenner ein.
b) Beschreibe in Stichworten, wie der von dir benutzte Brenner funktioniert.
Entzünden des Brenners und Einstellen der Leuchtflamme:
Einstellen der Heizflamme:
c) Nenne Regeln für den Umgang mit dem Brenner.
–
–
–
–
–
d) Ordne der rauschenden Brennerflamme folgende Begriffe und Temperaturen zu:
Außenkegel, Innenkegel, heißeste Zone, 1200 °C, 1500 °C, 300 °C.
Stoffe und Stoffgemische 3
4 Gefahrensymbole
Ordne den Gefahrensymbolen folgende Kennbuchstaben und ihre Bedeutung zu:
Kennbuchstaben: C, E, F+, F, N, O, T+, T, Xn, Xi
Bedeutung: ätzend, brandfördernd, explosionsgefährlich, gesundheitsschädlich, giftig, hochentzündlich,
leicht entzündlich, reizend, sehr giftig, umweltgefährlich
Bezeichne die Gegenstände in der Abbildung.
Gib an, aus welchen Stoffen sie bestehen können.
Gegenstand Stoff
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Körper und Stoff
Grundwissen
In der Physik werden die Gegenstände, die uns umgeben, als Körper bezeichnet. Körper haben eine
bestimmte Form oder Gestalt, ein Volumen und eine Masse. In der Chemie werden die Materialien,
aus denen die Körper bestehen, Stoffe genannt. Alle Körper bestehen aus Stoffen. Stoffe, mit denen
im Chemieunterricht experimentiert wird, heißen Chemikalien.
Jeder Stoff weist eine für ihn typische Kombination von Stoffeigenschaften auf. Stoffeigenschaften
kann man mit den Sinnesorganen oder mit Hilfsmitteln bestimmen.
1 Stoffe in deiner Umgebung
4 Stoffe und Stoffgemische
2 Stoffe und Gegenstände unterscheiden
Nenne vier verschiedene Stoffe, aus denen die Gegenstände hergestellt werden können.
Gegenstand Stoffe
Eimer
Schmuckring
Hemd
Stoffe und ihre Eigenschaften
Grundwissen
Jeder Stoff besitzt bestimmte Eigenschaften. Die Verwendung eines Stoffes beruht auf seinen Eigen-
schaften. Eigenschaften von Stoffen wie Farbe, Form, Geruch oder Geschmack können mithilfe
der Sinnesorgane erkannt werden. Andere Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Dichte oder
Lös lichkeit müssen mit Hilfsmitteln erkundet werden.
Jeder Stoff weist eine für ihn typische Eigenschaftskombination auf, die sich in einem Steckbrief zusammenfassen lässt. Mithilfe des Steckbriefes kann ein Stoff erkannt werden.
1 Verwendung von Stoffen aufgrund ihrer Eigenschaften
Gib an, aus welchen Stoffen die Gegenstände bestehen können. Begründe den Einsatz des Stoffes
mit seinen besonderen Eigenschaften.
Gegenstand Stoff Eigenschaften des Stoffes, die den Einsatz begründen
Reifen
Rahmen
Gabel
Lenkergriff
Bremsklotz
Bremszug
Felge
Sattel
Stoffe und Stoffgemische 5
2 Methoden zur Untersuchung von Stoffen
a) Einige Stoffeigenschaften kann man mithilfe der Sinnesorgane erkennen. Fülle die Tabelle aus.
Sinnesorgan Sinn Erkennen folgender Stoffeigenschaften
b) Viele Stoffeigenschaften kann man nur mit Hilfsmitteln bestimmen. Ergänze die fehlenden Angaben.
Experimentanordnung Wir untersuchen … und stellen fest
Körper aus den Stoffen ,
und werden vom Magneten
angezogen.
und lösen
sich in Wasser. und
sind in Wasser unlöslich.
, , leiten
den elektrischen Strom. , ,
leiten den elektrischen Strom nicht.
Achtung: Im Chemie- unterricht niemals kosten!
Speiseöl
Holzkohle Wasser
Kochsalz
Zucker
Styropor
PVC
6 Stoffe und Stoffgemische
3 Eigenschaften von Stoffen ermitteln
Ermittle Aggregatzustand, Farbe sowie die Löslichkeit von Stoffen in Wasser.
Entnimm Dichte, Schmelz- und Siedetemperatur der Stoffe aus Tabellen.
Stoff Aggregat-
zustand
bei 20 °C
Farbe Löslichkeit
in Wasser
Dichte
in g/cm3
Schmelz-
tempera-
tur
Siede-
tempera-
tur
Wasser / Kochsalz
(Natrium-
chlorid)
Zucker / / /
Essig / / /
Eisen
Brennspiritus / / /
Schwefel
Quecksilber nicht löslich
4 Dichte von Stoffen
a) Berechne die fehlenden Angaben in der Tabelle.
Stoff Masse m
der Stoffportion
Volumen V
der StoffportionDichte ρ des
Stoffes in g/cm3
Wasser in einem Glas 70,0 g 70 ml
1 Brocken Steinsalz (Kochsalz) 311,0 g 144 cm3
Bleiwürfel (2 cm Kantenlänge) 90,7 g
Alkohol 50 ml 0,79
große Eisenschale 125,0 g 7,86
Kupferblock (15 ∙ 20 ∙ 60 cm) 8,96
b) Interpretiere die Abbildungen.
Stoffe und Stoffgemische 7
5 Dichte von Erdöl
a) Lies den Zeitungstext. Suche unbekannte Wörter aus dem
Wörterbuch heraus.
b) Berechne aus den Daten im Text die Dichte von Erdöl.
6 Ist der Schmuck wirklich aus Gold?
Du hast eine Goldkette geerbt und willst sie beim Juwelier verkaufen.
Dieser behauptet aber, die Kette sei aus Messing, und will dir nur
20 Euro dafür geben. Wie kannst du beweisen, dass die Kette tatsäch-
lich aus Gold besteht? Beschreibe, wie die abgebildeten Geräte dir
dabei helfen können.
7 Stoffe mithilfe von Steckbriefen identifizieren
a) Finde anhand der Steckbriefe die Stoffe heraus.
Singapore. Today’s super-
tankers can carry 400 000 tons
of crude oil. This means, that
there are 465 million liters or
2,9 million barrels of oil in
a single ship. At the current oil
prices of 50 dol lars per barrel,
this load is worth 145 million
dollars. Of course, modern
pirates are watching these ves-
sels with great interest.
Gold
Dichte ρ: 19,3 g/cm3
Weltmarktpreis: 30.000 Dollar/kg
Messing
Dichte ρ: 8,4 g/cm3
Weltmarktpreis: 7 Dollar/kg
Stoff:
Farbe: grau, mattglänzend
Aggregatzustand bei
Zimmertemperatur:
fest
Elektrische
Leitfähigkeit:
mäßig gut
Dichte in g/cm3: 11,3
Härte: weich
Schmelztemperatur in °C: 327
Siedetemperatur in °C: 1740
Stoff:
Farbe: silberglänzend
Aggregatzustand bei
Zimmertemperatur:
fest
Elektrische
Leitfähigkeit:
sehr gut
Dichte in g/cm3: 10,5
Härte: mäßig hart
Schmelztemperatur in °C: 961
Siedetemperatur in °C: 2212
8 Stoffe und Stoffgemische
b) Vervollständige die Steckbriefe von Alkohol und Kochsalz.
Stoff: Alkohol
Farbe:
Aggregatzustand bei
Zimmertemperatur:
Elektrische
Leitfähigkeit:
Schmelztemperatur
in °C:
Siedetemperatur
in °C:
Dichte in g/cm3:
Löslichkeit
im Wasser:
Stoff: Kochsalz
Farbe:
Aggregatzustand bei
Zimmertemperatur:
Elektrische
Leitfähigkeit:
Schmelztemperatur
in °C:
Siedetemperatur
in °C:
Dichte in g/cm3:
Löslichkeit im Wasser:
c) Gib Stoffeigenschaften an, mit denen ein Stoff eindeutig identifiziert werden kann.
Aggregatzustände von Stoffen und Bau der Stoffe aus Teilchen
Grundwissen
Stoffe können bei Temperaturänderung ihre Zustandsform ändern. Sie können im festen, flüssigen und
gasförmigen Aggregatzustand vorliegen.
Alle Stoffe sind aus kleinsten Teilchen aufgebaut. Mit dem Teilchenmodell lassen sich Aggregatzustände
und Aggregatzustandsänderungen deuten und beschreiben.
1 Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen
Ergänze das Schema.
Aggregatzustand
Aggregatzustand
Aggregatzustand
Stoffe und Stoffgemische 9
2 Die Aggregatzustände im Teilchenmodell
Zeichne die Aggregatzustände von Wasser im Teilchenmodell. Stelle die Wasserteilchen als Kugeln dar.
Gib jeweils den Temperaturbereich an.
fest
�
flüssig
�
gasförmig
�
Stoffgemische und Reinstoffe
Grundwissen
Stoffe, die nur aus einem Stoff aufgebaut sind und einheitlich gleichbleibende Eigenschaften haben,
werden Reinstoffe genannt. Ein Reinstoff besteht aus gleichartigen Teilchen. Beim Mischen von Rein-
stoffen entstehen Stoffgemische. Man unterscheidet homogene und heterogene Stoffgemische.
In homogenen Stoffgemischen lassen sich die einzelnen Stoffe nicht mehr nebeneinander erkennen,
in heterogenen Stoffgemischen sind die einzelnen Stoffe noch deutlich erkennbar. Lösungen gehören
zu den homogenen Stoffgemischen.
1 Arten von Stoffgemischen
a) Ordne die folgenden heterogenen Stoffgemische in die Tabelle ein. Nenne jeweils ein Beispiel.
Emulsion, Gemenge, Hartschaum, Nebel, Paste, Rauch, Schaum, Suspension
Aggregatzustand fest flüssig gasförmig
fest
flüssig
gasförmig
b) Ordne die folgenden homogenen Stoffgemische in die Tabelle ein. Nenne jeweils ein Beispiel.
Gasgemisch, Lösung, Legierung
Aggregatzustand fest flüssig gasförmig
fest
flüssig
gasförmig
10 Stoffe und Stoffgemische
2 Wie sich Salz in Wasser löst
Ein kleiner Salzkristall löst sich in einem Glas Wasser, selbst wenn man das Wasser nicht umrührt.
Den Vorgang des Lösens stellt die Bilderserie im Teilchenmodell dar. Zeichne das mittlere Bild.
Salzkristall in Wasser Kurze Zeit später Einige Stunden später
Trennen von Stoffgemischen
Grundwissen
In Stoffgemischen bleiben die Eigenschaften der einzelnen Reinstoffe erhalten. Das kann man zur
Trennung von Stoffgemischen nutzen. Es gibt unterschiedliche Verfahren zur Stofftrennung, die sich
die jeweiligen Stoffeigenschaften der zu trennenden Stoffe zunutze machen.
1 Welches Trennverfahren wird genutzt?
Ergänze die Tabelle.
Vorgang Genutztes Trennverfahren Genutzte Eigenschaft
der Stoffe
Kartoffeln werden nach dem
Kochen abgegossen.
Zur Gewinnung von Kochsalz
wird eine Salzlösung in großen
Behältern erhitzt.
Goldsucher waschen aus dem
Flussschlamm Goldkörner
heraus.
Fettflecke in der Kleidung
werden mit Fleckentferner
beseitigt.
Teebeutel werden zur Tee-
bereitung mit heißem Wasser
übergossen.
In Schutzmasken werden schäd-
liche Gase und Dämpfe mit
Aktivkohle aus der Atem luft
entfernt.
Stoffe und Stoffgemische 11
2 Trennverfahren im Überblick
Beschrifte die Abbildungen. Notiere jeweils das abgebildete Trennverfahren.
3 Beseitigung einer kleinen Umweltkatastrophe
Wasser ist durch Öl und Sand verunreinigt worden.
a) Welche Eigenschaften können zur Abtrennung genutzt werden?
Öl:
Sand:
b) Entwickle einen Plan für die Trennung.
12 Stoffe und Stoffgemische
Zusammensetzung von Stoffgemischen
Grundwissen
Der Einsatz oder die Wirkung eines Gemisches ist häufig vom Anteil eines Stoffes im Gemisch
abhängig. Es gibt unterschiedliche Anteilsangaben für Gemische. Häufig erfolgen sie in Prozent.
Der Massenanteil w ist der Anteil, den die Masse eines Stoffes an der Summe der Massen aller Stoffe
im Gemisch hat. Der Volumenanteil � (Phi) ist der Anteil, den das Volumen eines Stoffes an der
Summe der Volumina aller Stoffe im Gemisch hat.
Massenanteil
w (B) =m(B)
m(Gem)∙ 100 %
w (B) Massenanteil des Stoffes B
m(B) Masse des Stoffes B
m(Gem) Masse des Stoffgemisches
Volumenanteil
�(B) =V (B)
V (A) + V (B) + …∙ 100 %
�(B) Volumenanteil des Stoffes B
im Gemisch
V(B) Volumen des Stoffes B
V(A) + V(B) + … Summe der Volumina aller
Stoffe des Stoffgemisches
1 Ermitteln von Stoffportionen in Gemischen
a) Berechne die Masse an Kochsalz, die notwendig ist, um 250 g 15%ige und 0,9%ige physiologische Koch-
salzlösung herzustellen.
Gegeben m(Gem) = 250 g;
w(Kochsalz) = 15 % = 0,15
m(Gem) = 250 g;
w(Kochsalz) = 0,9 % = 0,009
Gesucht m(Kochsalz) m(Kochsalz)
Lösung m(Kochsalz) =
Ergebnis m(Kochsalz) =
b) Berechne das Volumen an reinem Alkohol in ml, das in den Gläsern enthalten ist.
Gegeben Glas (250 ml)
Bier [�(Alk.) = 4 %]
Glas (120 ml)
Wein [�(Alk.) = 11 %]
Glas (40 ml)
Weinbrand [�(Alk.) = 38 %]
Gesucht
Lösung
Ergebnis
Stoffe und Stoffgemische 13
Trinkwasser und Abwasser
Grundwissen
Trinkwasser ist unser wichtigstes Lebensmittel. Rohwasser zur Trinkwasseraufbereitung wird aus
Grundwasser und Oberflächenwasser gewonnen. Das den Haushalt verlassende trübe und schmutzige
Wasser wird als Abwasser bezeichnet. In Kläranlagen wird das Wasser gereinigt und anschließend
in Oberflächengewässer eingeleitet.
1 Rund um Trinkwasser und Abwasser
Ergänze das Fließschema, das den Weg des Trinkwassers von der Gewinnung bis zur Abwasserreinigung
darstellt.
Entfernung von:
Seen
Filteranlagen
Haushalte
Abwasseraufbereitung im Klärwerk
Einleitung in Oberflächengewässer
Eigenschaften
Trinkwasseraufbereitung
im Wasserwerk
14 Am Anfang war das Feuer
Entstehen und Löschen von Feuer
Grundwissen
Feuer ist für den Menschen Faszination und Schrecken zugleich. Wir unterscheiden Schadfeuer und
Nutzfeuer. Für das Entstehen eines Feuers gibt es bestimmte Voraussetzungen. Ein Feuer erlischt, wenn
mindestens eine Voraussetzung für sein Entstehen nicht mehr erfüllt ist.
1 Wie kann Feuer entstehen?
Finde mithilfe von Experimenten heraus, wie ein Feuer entstehen kann.
a) Untersuche eine Kerzenflamme.
1. Entzünde eine Kerze und lass die Kerze etwa eine Minute brennen.
2. Stülpe dann ein Becherglas über die brennende Kerze.
3. Entferne das Becherglas, wenn die Kerzenflamme erloschen ist, und zünde die Kerze sofort erneut an.
Notiere, was du bei Auftrag 1 am Docht der Kerze beobachtet hast.
Notiere, was du beobachtet hast, als die Kerze bei Auftrag 2 erlosch.
Vergleiche das Entzünden der Kerze bei den Aufträgen 1 und 3.
Leite eine Aussage über die Entstehung der Kerzenflamme ab.
Beschrifte die Abbildung mit den jeweils stattfindenden Vorgängen.
Am Anfang war das Feuer 15
b) Erhitze etwas Kerzenwachs in einem kleinen Tiegel auf einer elek-
trischen Heizplatte, bis es sich entzündet. Decke den Tiegel mithilfe
einer Tiegelzange mit dem Deckel ab. Hebe den Deckel nach einiger
Zeit wieder hoch. Wiederhole den Vorgang mehrmals. Notiere
deine Beobachtungen und deute sie.
c) Gib an, unter welchen Bedingungen ein Feuer (eine Flamme) entstehen kann.
2 Wie ein Feuer gelöscht werden kann
a) Gib für die dargestellten Situationen konkrete Maßnahmen zur Brandbekämpfung und zum Löschen eines
Brandes an. Ergänze die Beispiele durch zwei weitere Situationen.
Brand, der zu löschen ist Maßnahmen zur Brandbekämpfung und zum Löschen des Brandes
Benzinbrand in einer
Porzellanschale
Lagerfeuer
Brennendes Öl in der
Bratpfanne
Niemals Wasser!
Brennende Gegenstände
in einem Zimmer
Brennender
Müllcontainer
Brennende Kleidung
einer Person
b) Leite aus den konkreten Maßnahmen zur Bekämpfung und zum Löschen eines Brandes allgemeine
Maßnahmen zur Brandbekämpfung ab.
–
–
–
Kerzenwachs
1
2 3
Tiegelzange
Tiegel ?
16 Chemische Reaktionen
Die Verbrennung, eine chemische Reaktion
Grundwissen
Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungen, bei denen neue Stoffe mit anderen Eigenschaften
ent stehen. Aus Ausgangsstoffen entstehen Reaktionsprodukte. Die Verbrennung ist eine chemische
Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff reagiert. Bei der Verbrennung entstehen als Reaktionsprodukte
Oxide. Oxide sind chemische Verbindungen.
Chemische Reaktionen können mithilfe von Wortgleichungen beschrieben werden.
1 Erkennen von chemischen Reaktionen
Beschreibe die abgebildeten Vorgänge. Entscheide, ob es sich dabei um chemische Reaktionen handelt,
und begründe.
Vorgang Beschreibung Chemische
Reaktion?
Begründung
Chemische Reaktionen 17
2 Beobachtungen auswerten
a) Ergänze den folgenden Lückentext:
Bringt man einen Magnesiumspan in die Flamme des Brenners, so brennt
er mit heller Lichterscheinung. Es entsteht . Dieser
Vorgang ist , weil
.
Kupfer überzieht sich beim Erhitzen an der Luft mit einem
von . Auch hierbei handelt es sich um
, weil
.
Wird ein Gemisch aus Eisen und Schwefel erhitzt, so entsteht unter starkem
Aufglühen ein Stoff. Das ist .
Es handelt sich ebenfalls um , denn
.
b) Leite eine allgemeine Aussage ab.
In den Beispielen wurden beschrieben.
Wenn sie miteinander verglichen werden, kann man sagen: sind
Vorgänge, bei denen eintritt.
Aus entstehen dabei .
Bei chemischen Reaktionen können außerdem noch weitere Erscheinungen beobachtet werden,
zum Beispiel .
c) Formuliere die Wortgleichungen für die beschriebenen Reaktionen.
Allgemein:
18 Chemische Reaktionen
Chemische Elemente und Verbindungen
Grundwissen
Reinstoffe, die sich in andere Stoffe zerlegen lassen, sind chemische Verbindungen. Reinstoffe, die durch
chemische Reaktionen nicht zerlegt werden können, sind chemische Elemente.
1 Ordnen von Stoffen
Ordne die folgenden Begriffe sinnvoll in das Schaubild ein, indem du nach Ober- und Unterbegriffen
ordnest:
chemische Elemente, chemische Verbindungen, Metalle, Metalloxide, Nichtmetalle, Nichtmetalloxide,
Reinstoffe, Stoffe, Stoffgemische.
Gib Beispiele an.
Kennzeichen chemischer Reaktionen
Grundwissen
Bei chemischen Reaktionen bilden sich aus den Teilchen der Ausgangsstoffe die Teilchen der Reaktions-
produkte. Bei der Bildung neuer Stoffe gruppieren sich die Teilchen der Ausgangsstoffe um und halten
verändert zusammen. Die Anzahl der in den Ausgangsstoffen und in den Reaktionsprodukten gebundenen
Teilchen bleibt gleich. Die bei chemischen Reaktionen stattfindenden Stoffumwandlungen sind
immer auch von Energieumwandlungen begleitet.
Beispiele
– – – –
– – – –
– – – –
Chemische Reaktionen 19
1 Zwei Reaktionen im Vergleich
1. Eisenwolle in der Brennerflamme
Etwas Eisenwolle wird mit der Brennerflamme erhitzt.
a) Beobachtungen:
b) Deutung:
Es handelt sich offenbar um eine chemische Reaktion, denn es findet eine statt.
c) Wortgleichung:
d) Bei einer chemischen Reaktion werden die Teilchen der Ausgangsstoffe umgruppiert.
Zeichne den Vorgang im Teilchenmodell. Finde Bildunterschriften.
+ →
e) Beim Ablauf der chemischen Reaktion findet eine Energieumwandlung statt. Sie äußert sich durch
. Derartige Vorgänge heißen Reaktionen. Zum Auslösen
der chemischen Reaktion muss erhitzt werden. Dieser Vorgang heißt . Das Reaktions-
produkt besteht aus Ausgangsstoffen. Es handelt sich um eine .
2. Erhitzen von Quecksilberoxid
Wird in einem Reagenzglas rotes Quecksilberoxid erhitzt, so bilden
sich an der Reagenzglaswand Tropfen von silberglänzendem Queck-
silber. Ein Gas entweicht.
a) Formuliere die Wortgleichung für diese Reaktion.
b) Erläutere die Veränderungen der Teilchen.
c) Damit der Vorgang nicht unterbrochen wird, muss ständig erwärmt werden. Das deutet darauf hin, dass es
sich um eine Reaktion handelt. Bei der Reaktion gibt es einen Ausgangsstoff,
der in Reaktionsprodukte zerlegt wird. Es handelt sich um eine .
20 Chemische Reaktionen
2 Energie bei chemischen Reaktionen
a) Zeichne in die Energieschemata für die beschriebenen Reaktionen die Energie der Reaktionsprodukte ein.
Gib an, ob es sich um eine exotherme oder endotherme Reaktion handelt.
Chemische Reaktion Energie der
Ausgangsstoffe
Energie der
Reaktionsprodukte
Exotherme Reaktion/
Endotherme Reaktion
Eine Wunderkerze wird
entzündet und brennt ab.
Energie
Ausgangs-
stoffe
Eine Brausetablette wird
in ein Glas Wasser gege-
ben. Es kommt zur Gas-
entwicklung. Das Wasser
erwärmt sich.
Energie
Ausgangs-
stoffe
In einem Reagenzglas
wird Silberoxid ständig
erwärmt. Am Reagenzglas
scheidet sich ein silber-
grauer Belag ab.
Energie
Ausgangs-
stoff
Ein Gemisch aus Eisen-
und Schwefelpulver wird
mit dem Brenner kurz
erhitzt. Ein Aufglühen
ist zu beobachten. Nach
der Reaktion liegt ein
schwarzes Reaktions-
produkt vor.
Energie
Ausgangs-
stoffe
In einem Becherglas
werden Kaliumchlorid
und Natriumsulfat gut
vermischt. Eine Tempe-
raturerniedrigung kann
festgestellt werden.
Energie
Ausgangs-
stoffe
Chemische Reaktionen 21
b) Die Verbrennung von Holz ist eine exotherme chemische Reaktion. Obwohl die Energie der Reaktions-
produkte niedriger ist als die des Holzes, muss das Holz angezündet werden, damit es brennt. Begründe.
3 Erhitzen von Eisen
In den abgebildeten Apparaturen werden Eisenspäne an der Luft und im abgeschlossenen Luftraum erhitzt.
a) Erhitzen an der Luft
Ausgangsstoffe:
Beobachtung:
Aussehen des Reaktionsprodukts:
Massenveränderung:
Erläuterung des Experiments:
b) Erhitzen im abgeschlossenen Luftraum
Ausgangsstoffe:
Beobachtung:
Aussehen des Reaktionsprodukts:
Massenveränderung:
Erläuterung der Ergebnisse und Vergleich mit Experiment 1:
c) Interpretiere die Ergebnisse. Gib die zugrunde liegende Gesetzmäßigkeit an.
Magnet
Eisen
Reagenz-glas
Eisen
22 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
Bestandteile der Luft
Grundwissen
Luft ist ein Stoffgemisch aus Stickstoff, Sauerstoff, Edelgasen und Kohlenstoffdioxid. Sie kann weiterhin
Wasserdampf und Luftschadstoffe, z. B. Schwefeldioxid, enthalten. Die Hauptbestandteile der Luft sind
Sauerstoff und Stickstoff.
1 Ein Stoffgemisch im Tortendiagramm
Aus welchen Anteilen sich ein Gemisch zusammensetzt, kann man
in Tortendiagrammen anschaulich darstellen.
Zeichne ein Tortendiagramm zur Zusammensetzung von Luft.
Überlege, wie du auch die Volumenanteile der seltenen Gase
anschaulich darstellen kannst.
Zusammensetzung von trockener Luft
in Volumenanteilen
Hauptbestandteile (ca. 99 %):Stickstoff 78 %
Sauerstoff 21 %
Sonstige Bestandteile (ca. 1 %):Argon 0,934 %
Kohlenstoffdioxid 0,039 %
Neon 0,0018 %
Helium 0,0005 %
Methan 0,0002 %
Krypton 0,0001 %
2 Ein Liter Luft genau untersucht
In einer Flasche ist 1 Liter Luft eingeschlossen.
a) Berechne die Masse dieses „Luftvorrats“.
Rechnung: m(Luft) =
Antwort:
b) Wird diese Luftportion auf – 250 °C abgekühlt, wird sie fest. Berechne überschlagsartig, welches Volumen
die Luftportion dann hätte.
c) Im Tauchsportladen kosten 150 Liter Argon 3,00 Euro. Überschlage, wie viel das Argon in der Luft portion
wert ist.
Dichte von Luft
als Gas 1,2 kg/m3
(unter Norm-
bedingungen)
als Flüssigkeit 910 kg/m3
als Feststoff 920 kg/m3
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 23
3 Gefrorene Luft wird erwärmt
a) Recherchiere die Schmelz- und Siedetemperaturen der verschiedenen Luftbestandteile.
Stickstoff Sauerstoff Wasser Argon
Schmelztemperatur
Siedetemperatur
b) Bei der Firma „Grothe Industriegase“ wird in speziellen Apparaturen Luft auf –250 °C abgekühlt
und anschließend langsam auf über 100 °C erwärmt. Beschreibe in der Tabelle der Reihe nach, was
passieren wird.
Schritt Temperatur Vorgang
1
2
3
4
5
6
7
8
c) Gib den Temperaturbereich an, in dem Luft (Stickstoff und Sauerstoff) flüssig vorliegt.
4 Luft nicht nur zum Atmen
Gib die Bedeutung/Verwendung der Luftbestandteile und ihren Volumenanteil an. Fülle die Tabelle aus.
Bestandteil der Luft Volumenanteil Bedeutung/Verwendung
Stickstoff
21
Edelgase
0,038
24 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
5 Wie viel Sauerstoff ist im Klassenraum?
a) Berechne das Volumen der Luft im Klassenraum (Länge ∙ Breite ∙ Höhe)
V (Klassenraum) =
b) Berechne aus dem Volumen der Luft im Klassenraum das Volumen an Sauerstoff.
c) Begründe, warum eine Kerze in reinem Sauerstoff viel heller brennt als in Luft.
6 Ein unlösbares Umweltproblem?
Lies den Zeitungsartikel. Recherchiere zum Thema „Treibhauseffekt“ und vervollständige die Mindmap.
Mauna Loa, Hawai. Der
Vo lu menanteil an Kohlen-
stoffdioxid (kurz: CO2) in der
Atmosphäre nähert sich erst-
malig der Marke von 0,04 %.
Jahrtausendelang hatte er bei
0,028 % gelegen. Erst seit
den letzten 200 Jahren steigt
er immer weiter an. Koh len-
stoffdioxid bewirkt den na-
tür lichen Treibhauseffekt,
ohne den die mittlere Tempe-
ratur auf der Erde um etwa
33 °C geringer wäre. Durch
die Zunahme des Volumen-
anteils an CO2 verstärkt sich
aber der Treib hauseffekt.
Bei einem weiteren Anstieg
dürfte ein globaler Tem pera-
turanstieg zu zahlrei chen
Um weltproblemen führen. mögliche Folgen
Quellen
Treibhausgase
Treibhauseffekt
natürlicher von Menschen beeinflusster
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 25
7 Ein gelöstes Umweltproblem?
a) Lies den Zeitungsartikel. Informiere dich, wie Schwefeldioxid auf
Pflanzen wirkt.
b) Recherchiere, weshalb in Mitteleuropa die Konzentration an Schwefeldioxid seit etwa 25 Jahren
wieder sinkt.
Bau der Atome
Grundwissen
Im 19. Jahrhundert stellte man sich Atome als winzige, aber massive Kugeln vor. Anfang des 20. Jahr-
hunderts leitete Ernest Rutherford aus seinen Experimenten ein Modell ab, nach dem Atome größten-
teils aus fast leerem Raum bestehen.
1 Das Kern-Hülle-Modell des Atoms
a) Beschrifte die Abbildung.
b) Ergänze den Lückentext.
Nach dem Kern-Hülle-Modell des Atoms besteht ein Atom aus dem geladenen
und der geladenen . Träger der positiven
Ladung sind die , Träger der negativen Ladung sind die . Das Atom ist
insgesamt elektrisch neutral, weil .
Fast die gesamte Masse des Atoms liegt im . Die im Vergleich zum Atomkern riesige
Atomhülle besteht fast nur aus .
Dessau. Der Volumenanteil an
Schwefeldioxid in der Luft in
Deutschland liegt neuerdings
wieder bei nur 0,000 0002 %.
Jahrhundertelang war er ange-
stiegen und lag 1980 bei etwa
0,000 002 %, also 10-mal so
hoch wie heute. Dieser Volumen-
anteil führte damals zu teilweise
er heblichen Auswirkungen auf
Gesundheit und Umwelt.
26 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
Elemente, Symbole, Periodensystem und Atombau
Grundwissen
Ein chemisches Element besteht nur aus Atomen einer einzigen Atomart. Alle Atome eines Elements
haben die gleiche Anzahl von Protonen im Atomkern. Jedes Element wird durch ein eigenes Symbol gekennzeichnet. Ein Symbol steht für das Element oder für ein Atom dieses Elements. Das Perioden-
system der Elemente (PSE) ist ein Ordnungssystem für die chemischen Elemente, aus dem sich wichtige
Angaben zum Atombau ableiten lassen.
1 Angaben aus dem Periodensystem der Elemente
a) Beschrifte die Abbildung. b) Ergänze die Tabelle.
Angabe im PSE Erläuterung
Ordnungszahl
Perioden
Gruppen
2 Periodensystem der Elemente und Atombau
Ergänze die Tabelle. Vervollständige die Modelle. Verwende dazu das Periodensystem der Elemente.
Name des Elements Natrium Aluminium
Symbol des Elements Na Ca Mg
Ordnungszahl 11 20 12
Anzahl der Protonen
Anzahl der Elektronen
Nummer der Haupt-
gruppe I II III II
Nummer der Periode
Kern-Hülle-Modell
des Atoms
Al13 26,98
Aluminium
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 27
Moleküle und chemische Formeln
Grundwissen
Moleküle sind Teilchen, die aus zwei oder mehr fest miteinander verbundenen Atomen zusammengesetzt
sind. Für einen aus Molekülen aufgebauten Stoff kennzeichnet die chemische Formel den Stoff, ein
Molekül des Stoffes und dessen Zusammensetzung.
1 Auch Gase bestehen aus Teilchen
Ergänze den folgenden Text.
Die kleinsten Teilchen der Elemente heißen . Bei den Metallen lagern sich viele Atome
zusammen; sie bilden einen .
Die Luft ist ein . Die Teilchen der Luft liegen als einzelne Atome vor, z. B. die der
, oder als , wie z. B. die Teilchen des Sauerstoffs und des
Kohlenstoffdioxids.
2 Einige Luftbestandteile näher betrachtet
a) Ergänze die Tabelle.
Name des StoffesChemisches
ZeichenModell vom Bau Aussagen zum Bau
O2
Ozon O3
CO2
Schwefeldioxid
H2
b) Die Hauptbestandteile der Luft sind Stickstoff und Sauerstoff.
Zeichne insgesamt 25 Teilchen dieser Bestandteile in den Rahmen ein. Beachte dabei die Zusammenset-
zung der Luft.
O3
28 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
3 Vergleich von Symbolen und Formeln
a) Ergänze die folgenden Sätze.
Das Symbol für ein Sauerstoffatom lautet . Es ist abgeleitet von
b) Das Symbol für Sauerstoff hat zwei Bedeutungen. Nenne sie.
1.
2.
c) Die Formel für ein Molekül Sauerstoff lautet . Die kleine Zahl rechts unten am Symbol heißt
. Sie gibt an,
d) Zeichne die Modelle und benenne sie.
4 N: 4 Atome Stickstoff
2 N2: 2 Moleküle Stickstoff aus je 2 Atomen
2 O: 2 Atome Sauerstoff
3 O2: 3 Moleküle Sauerstoff aus je 2 Atomen
Wasser – ein ganz besonderer Stoff
Grundwissen
Wasser ist für alle Lebewesen lebensnotwendig. Es dient in den Organismen
als Lösemittel, Transport mittel und Baustoff. Wasser ist ein gutes Lösemittel
für zahlreiche feste, flüssige und gasförmige Stoffe. Es ist eine chemische
Verbindung aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff mit der Formel
H2O. Wasser ist aus Molekülen aufgebaut.
1 Wasser geht in der Natur nicht verloren
In der Natur gibt es einen Kreislauf des Wassers. Er ist für das Leben und viele natürliche Vorgänge auf
der Erde unverzichtbar.
a) Setze in die Zeichnung die passenden Begriffe ein. Markiere den Weg des Wassers mit Pfeilen.
Molekülmodell und Formel
von Wasser
H2O
Meer
Fluss
See
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 29
b) Beschreibe den Kreislauf des Wassers.
2 Aggregatzustände des Wassers
Bezeichne die Vorgänge und ergänze die Übersicht.
3 Wasser als Lösemittel
1. Untersuche in Reagenzgläsern die Löslichkeit von 1 ml Brennspiritus (F) und von 1 ml Petroleumbenzin
(F) in jeweils 5 ml Wasser.
Ergebnis:
2. Untersuche in Reagenzgläsern die Löslichkeit von je 1 Spatelspitze Kochsalz, Blumendünger und Gips
in jeweils 5 ml Wasser.
Ergebnis:
3. Gib Stoffe aus dem täglichen Leben an, die in Wasser
a) gut löslich sind:
b) schwer löslich sind:
Eis
Wasser
Wasser-
dampf
Eis
Wasser
Wasser-
dampf
Vorgänge beim Erwärmen Anordnung der
Wassermoleküle
Vorgänge beim Abkühlen
Fest:
erfolgt bei
°C.
erfolgt bei
°C.
Flüssig:
erfolgt bei
°C.
erfolgt bei
°C
Gasförmig:
30 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
4 Löslichkeit von Stoffen in Wasser
Die grafische Darstellung zeigt die Löslichkeit von Salzen
in Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen.
a) Gib an, was man unter dem Begriff Löslichkeit versteht.
b) Ermittle aus der grafischen Darstellung die Massen an
gelöstem Salz und trage sie in die Tabelle ein.
Temperatur
In 100 g Wasser lösen sich:
Kochsalz Kaliumnitrat Kaliumpermanganat
20 °C
50 °C
100 °C > 160 g
c) Formuliere den Zusammenhang, der zwischen der Temperatur und der Löslichkeit besteht.
5 Zerlegung und Bildung von Wasser
a) Beim Anlegen einer elektrischen Gleichspannung kann Wasser in zwei Reaktionsprodukte zerlegt werden.
Gib an der Abbildung die Namen der Stoffe an.
Löslichkeit einiger Salze in 100 g Wasser
00
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Masse Salz in g
20 40 60 80 100
Temperatur in ºC
Kaliumnitrat
Kochsalz
Kaliumper-manganat
+
Vervollständige die Wortgleichung.
Wasser → +
b) Wasserstoff verbrennt in Gegenwart von Sauerstoff. Wassertröpfchen sind entstanden.
Vervollständige die Wortgleichung.
+ → Wasser
c) Beschreibe den Zusammenhang, der zwischen den Wortgleichungen bei a und b besteht.
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 31
Wasserstoff – Energieträger der Zukunft?
Grundwissen
Wasserstoff ist ein farbloses, geruchloses, ungiftiges Gas mit der geringsten
Dichte aller Stoffe. Wasserstoff ist aus Molekülen aufgebaut und hat die
Formel H2. Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff wird sehr viel
Energie frei. In Zukunft könnte Wasserstoff ein sauberer und unerschöpflicher
Energieträger werden.
1 Vergleich von Wasserstoff und Wasser
a) Fülle die Tabelle aus.
Stoff Wasserstoff Wasser
Art der Teilchen
Chemisches Zeichen
Farbe
Geruch
Aggregatzustand bei 20 °C
Siedetemperatur in °C
Schmelztemperatur in °C
b) Notiere Unterschiede zwischen den Stoffen Wasserstoff und Wasser.
c) Notiere Gemeinsamkeiten der Stoffe Wasserstoff und Wasser.
2 Vergleich von Kohle und Wasserstoff als Energieträger
a) Im Vergleich zu Kohle hat Wasserstoff als Energieträger zwei entscheidende Vorteile.
Erläutere diese anhand der Zeichnungen.
Molekülmodell und Formel
von Wasserstoff
H2
Verbrennung von Kohle Verbrennung von Wasserstoff
Umgebung
O2
CO2H2O
Nutz-energie
Verbrennungvon Kohle
Umgebung
O2
H2O
H2O
H2
Nutz-energie
Verbrennungvon Wasserstoff
Gewinnungvon Wasserstoff
32 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
b) Beim Umgang mit Wasserstoff gibt es aber auch große Probleme. Nenne mindestens zwei Nachteile
von Wasserstoff.
3 Brennstoffzellen als Alternative zu Verbrennungsmotoren?
Noch sind Brennstoffzellen teurer und technisch weniger ausgereift als Verbrennungsmotoren.
Nenne einige Vorteile von Brennstoffzellen, die sie dennoch schon jetzt aufweisen.
4 Energiegewinnung mit Wasserstoff
a) Lies den Text und nimm Stellung zu der Aussage.
Bei der Verbrennung von Wasserstoff wird viel Energie frei. Genauso
viel Energie braucht man aber auch, um neuen Wasserstoff herzustellen.
Insgesamt lässt sich also mit Wasserstoff keine Energie gewinnen.
b) Zeichne Energieschemata für die Bildung und Zerlegung von Wasser.
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 33
5 Konstruktion einer Apparatur zur Darstellung von Wasserstoff
Im Labor kann Wasserstoff durch Reaktion von Zink mit Salzsäure hergestellt werden. Mithilfe der abge-
bildeten Geräte soll eine Apparatur konstruiert werden. Der Wasserstoff soll pneumatisch aufgefangen
werden.
1. Wähle geeignete Geräte aus.
2. Zeichne die Apparatur. Ergänze Stopfen und Schlauchverbindungen.
3. Benenne die verwendeten Geräte.
4. Fülle den Lückentext zu den Eigenschaften von Wasserstoff aus.
Wasserstoff ist ein , und Gas. Es ist der Stoff mit
der Dichte. In Wasser ist er löslich. und
bilden in einem bestimmten Verhältnis das explosive .
Reiner Wasserstoff verbrennt ruhig mit schwach Flamme.
34 Zum Leben notwendig – Luft und Wasser
Reaktionsgleichungen
Grundwissen
Eine Reaktionsgleichung beschreibt eine chemische Reak-
tion mithilfe chemischer Zeichen. Sie kenn zeichnet die an
einer chemischen Reaktion beteiligten Stoffe, die Teilchen
der Stoffe und das Zahlen ver hältnis, in dem die Teilchen
reagieren. Chemische Zeichen in Reaktionsgleichungen
kenn zeichnen also die jeweiligen Stoffe und die Teilchen
(Atome, Moleküle) oder Baueinheiten, aus denen der Stoff
auf ge baut ist. Faktoren vor chemischen Zeichen kennzeich-
nen die Anzahl der Teilchen oder Baueinheiten.
1 Reaktionsgleichungen erstellen
1. Ermittle die Faktoren.
a) Ba + O2 → BaO
b) Al + O2 → Al2O3
c) Fe + S → Fe2S3
2. Ergänze die fehlenden chemischen Zeichen und Faktoren.
Achtung: Die vorhandenen chemischen Zeichen nicht verändern!
a) + Cl2 → NaCl
b) + O2 → Cu2O
c) Zn + → ZnO
3. Entwickle die Reaktionsgleichungen.
a) Oxidation von Eisen zu Eisenoxid (Fe2O3)
Wortgleichung:
Reaktionsgleichung:
Kontrolle:
b) Reaktion von Kupfer und Schwefel (S) zu Kupfersulfid (Cu2S)
Wortgleichung:
Reaktionsgleichung:
Kontrolle:
c) Reaktion von Kalium mit Chlor (Cl2) zu Kaliumchlorid (KCl)
Wortgleichung:
Reaktionsgleichung:
Kontrolle:
Entwickeln von Reaktionsgleichungen
1. Wortgleichung formulieren.
2. Chemische Zeichen einsetzen.
3. Faktoren ermitteln.
4. Kontrolle der Anzahl der Teilchen
eines jeden Elements vornehmen.
Zum Leben notwendig – Luft und Wasser 35
2 Aussagen von Reaktionsgleichungen
1. Ergänze die Angaben im Lückentext.
Reaktionsgleichung: 2 Ba + O2 → 2 BaO
Stoffliche Aussage:
Teilchenmäßige Aussage: Jeweils Atome reagieren mit Molekül
zu Baueinheiten .
2. Schwefel verbrennt zu Schwefeldioxid.
Reaktionsgleichung:
Stoffliche Aussage:
Teilchenmäßige Aussage: Jeweils Atom reagiert mit Molekül
zu Molekül .
3. Bei einer Knallgasprobe entsteht Wasser.
Reaktionsgleichung:
Stoffliche Aussage:
Teilchenmäßige Aussage: Jeweils Moleküle reagieren mit Molekül
zu Molekülen .
3 Richtig oder falsch?
Kreuze alle richtigen Aussagen an.
1. Beim Sieden von Wasser
a) werden aus den Wassermolekülen einzelne Atome Sauerstoff und Wasserstoff.
b) bleiben die Wassermoleküle erhalten.
c) verändert sich der Abstand der Moleküle untereinander.
2. Wasser ist
a) ein chemisches Element.
b) das Oxid des Wasserstoffs.
c) das Oxid des Sauerstoffs.
3. Die Ordnungszahl der Elemente
a) gibt die Anzahl der Atome in einer chemischen Verbindung an.
b) entspricht der Anzahl der Protonen und der Anzahl der Elektronen in einem Atom.
c) kennzeichnet die Reihenfolge der Elemente im Periodensystem.
36 Die Schätze der Erde
Metalle – Eigenschaften und typische Verwendungen
Grundwissen
Metalle bilden aufgrund ihrer gemeinsamen Eigenschaften eine Stoffgruppe. Sie leiten die Wärme
und den elektrischen Strom. Sie zeichnen sich durch ihren metallischen Glanz und ihre gute Verform-
barkeit aus.
Metalle sind als Werkstoffe im Alltag und in der Technik überall zu finden. Die Einsatzmöglichkeiten
ergeben sich aufgrund der besonderen Eigenschaften dieser Stoffgruppe.
Legierungen sind homogene Stoffgemische aus verschiedenen Metallen. Sie unterscheiden sich
in ihren Eigenschaften von den reinen Metallen, aus denen sie hergesellt wurden.
1 Verwendung von Metallen
Ergänze die Tabelle durch folgende Begriffe:
Amalgam, Blei, Cobalt, CPU-Kühler, Eisen, elektrische Leitfähigkeit, elektrische Leitungen und Kontakte,
Fahrzeug- und Flugzeugbau, geringe Dichte, Glanz, Glühlampen, Gold, hohe Schmelztemperatur, Kom-
passe, Kupfer, Magnete, Nickel, niedrige Schmelztemperatur, Platin, Schmuck, Silber, Töpfe, Trafos,
Verpackungen, Zahnfüllungen, Zinn.
Eigenschaft Einsatzmöglichkeiten
in Haushalt und Technik
Mögliche Metalle/
Legierungen
Kupfer, Silber
Schmuck
Wärmeleitfähigkeit
Wolfram
Lötmetall
Verformbarkeit
Aluminium
Magnetisierbarkeit
2 Legierungen – einfach unentbehrlich
Goldlegierungen spielen seit der Antike als Schmuck eine große Rolle. Heute sind sie auch als Werkstoffe
interessant.
a) Nenne Eigenschaften, aufgrund derer reines Gold von Goldlegierungen unterschieden werden kann?
Die Schätze der Erde 37
c) Fülle die Tabelle aus.
Einsatz Legierung Metalle, aus denen
die Legierung besteht
Neusilber
b) Zeichne eine mögliche Modelldarstellung der Atomanordnung in 333er-Rotgold, einer Legierung aus
66,7 % Kupfer (Atomradius: 128 pm) und 33,3 % Gold (Atomradius: 144 pm).
38 Die Schätze der Erde
Oxidation – Reduktion – Redoxreaktionen
Grundwissen
Eine Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff reagiert. Eine Reduktion
ist eine chemische Reaktion, bei der einem Stoff Sauerstoff entzogen wird. Sie ist die Umkehrung der
Oxidation. Redoxreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen Reduktion und Oxidation gleich-
zeitig ablaufen.
1 Oxidation und Reduktion gleichzeitig
1. Vervollständige die unvollständigen Reaktionsgleichungen. Kennzeichne bei allen Reaktionsgleichungen
Oxidation und Reduktion. Unterstreiche die Oxidationsmittel rot und die Reduktionsmittel blau.
a)
3 CuO + 2 Al → 3 Cu + Al2O3
b)
CuO + Zn → +
c)
Mg + H2O → +
2.
a) Beschreibe die Vorgänge in der dargestellten Apparatur.
b) Entwickle die Reaktionsgleichung. Kennzeichne Oxidation und Reduktion.
Unterstreiche Oxidationsmittel rot und Reduktionsmittel blau.
+ → +
Eisenoxid (Fe2O3)Wasserstoff
entwässertesKupfersulfat
Die Schätze der Erde 39
3. Ordne nun die Metalle nach ihrem Reduktionsvermögen und die Metalloxide nach ihrem Oxidations-
vermögen. Für die Metalle ergibt sich die Redoxreihe der Metalle.
Reduktionsvermögen der Metalle nimmt zu.
Oxidationsvermögen der Metalloxide nimmt ab.
Abschätzen von Redoxreaktionen
Grundwissen
Unedle Metalle wie Magnesium und Eisen, aber auch Nichtmetalle wie Kohlenstoff und Wasserstoff
haben eine große Affinität, mit Sauerstoff zu reagieren. Edle Metalle wie Gold, Silber und Kupfer haben
nur eine geringe Affinität zu Sauerstoff. In der Redoxreihe der Metalle sind die Metalle nach ihrer
Stärke als Reduktionsmittel angeordnet.
1 Die Redoxreihe der Metalle
1. Ordne die folgenden Metalle nach zunehmender Reaktivität gegenüber Sauerstoff in eine Reihe:
Zink, Silber, Magnesium, Eisen, Kupfer.
Reaktivität gegenüber Sauerstoff nimmt zu.
2. Im folgenden Schema stehen die Metalle ihren Metalloxiden gegenüber.
a) Verbinde diejenigen Stoffe miteinander, bei denen eine Reaktion zwischen Metall und Metalloxid
zu erwarten ist.
b) Notiere über den Stoffen die Anzahl der jeweils zu erwartenden Reaktionen für jedes der genannten
Metalle und Metalloxide.
Anzahl der zu erwartenden Reaktionen
Anzahl der zu erwartenden Reaktionen
Eisen Zink Silber Kupfer Magnesium
Eisenoxid Zinkoxid Silberoxid Kupferoxid Magnesiumoxid
Reaktion findet statt.
40 Die Schätze der Erde
2 Voraussagen von Redoxreaktionen
Kreuze an, welche Reaktionen möglich sind.
a) Zinkoxid + Eisen → Zink + Eisenoxid
b) Eisenoxid + Magnesium → Eisen + Magnesiumoxid
c) Silber + Kupferoxid → Silberoxid + Kupfer
d) Kupferoxid + Zink → Kupfer + Zinkoxid
e) Magnesiumoxid + Silber → Silberoxid + Magnesium
Redoxreaktionen in der Technik
Grundwissen
Jährlich werden weltweit mehrere Milliarden Tonnen Metalle benötigt. Die meisten Metalle kommen
in der Natur aber nur in Verbindungen vor. Mithilfe von Redoxreaktionen lassen sich die Metalle aus
ihren Verbindungen gewinnen. Die Technik der Metallgewinnung aus Erzen ist schon Jahrtausende alt.
1 Eisengewinnung in der Eisenzeit
a) In Mitteleuropa begann die Eisenzeit etwa im 8. Jahrhundert v. Chr. Um Eisen gewinnen zu können,
mussten neue Techniken der Verhüttung entwickelt werden. In Rennöfen konnten Temperaturen von bis
zu 1550 °C erreicht werden. Diese Temperaturen reichten aus, um Schlacke zu gewinnen, die erneut
mehrfach erhitzt werden musste, um daraus Eisen zu erhalten. Beschreibe anhand der Zeichnung die
Funktionsweise eines Rennofens.
b) Formuliere die Reaktionsgleichung, um aus Eisenerz (z. B. Hämatit, Fe2O3) Eisen zu erhalten.
2 Eine Redoxreaktion, die zündet
a) Betrachte die Abbildung und gib Ausgangs-
stoffe und Reaktionsprodukte an.
Ausgangsstoffe:
und
Reaktionsprodukte:
und
Eisenerz
Bruchstein
Lehm
Rauch
Schlacke
WindHolzkohle
Berg-hang
Schlacke
vor der ReaktionZünder
Sand
Gemisch ausAluminiumundEisenoxid
nach der Reaktion
Schlacke(Aluminiumoxid)
kompaktesMetall(magnetisch)
Die Schätze der Erde 41
b) Entwickle die Reaktionsgleichung. Gib an, ob die Reaktion exotherm oder endotherm verläuft.
c) Begründe, dass eine Redoxreaktion abläuft.
d) Gib an, zu welchem Zweck diese Redoxreaktion in der Technik verwendet wird.
3 Gewinnung von Roheisen im Hochofen
a) Nenne die Stoffe, mit denen der Hochofen in regelmäßigen Abständen beschickt wird.
b) Ordne den Zonen im Hochofen die angegebenen Vorgänge zu. Ergänze die Reaktionsgleichungen.
Gichtgas wird abgeleitet.
Koks (Kohlenstoff) verbrennt mit dem
Sauerstoff der Luft zu Kohlenstoffdioxid.
Reaktionsgleichung:
Reduktion der Eisenoxide durch
Kohlenstoff monooxid zu Eisen
Reaktionsgleichungen (z. B.):
Reduktion von Kohlenstoffdioxid durch
Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonooxid
Reaktionsgleichung:
1
2
3
4
Beschickung
Schlacke
Roheisen
Wind
500 °C
850 °C
1000 °C
1300 °C
1700 °C
42 Die Schätze der Erde
4 Recycling von Eisenschrott
Die Abbildung zeigt schematisch einen Stoffkreislauf aus Nutzung, Verwertung und Herstellung von Stahl.
a) Beschreibe den Kreislauf.
b) Nenne stichwortartig die wichtigsten Vorteile des Metallrecyclings.
Kochsalz – vor Jahrmillionen entstanden, heute heiß begehrt
Grundwissen
Salzlagerstätten entstanden vor Millionen von Jahren durch Aufwölbungen des Meeresbodens. Salz wird
vor allem aus unterirdischen Lagerstätten oder in Salzgärten aus dem Meerwasser gewonnen.
1 Entstehung von Salzlagerstätten
Beschreibe anhand der Zeichnungen, wie vor 200 bis 300 Millionen Jahren die enormen Steinsalzlagerstät-
ten entstanden, die sich heute in mehreren Gebieten Deutschlands finden.
Roh- Zusatz-eisen stoffe
4
5
6
3
2
1
OzeanOzean Meeresbucht Ozean
Die Schätze der Erde 43
2 Gewinnung von Siedesalz
In den Abbildungen sind Verfahren zur Gewinnung von Kochsalz dargestellt. Erläutere die Gewinnung.
a) In der Salzsiederei
b) In den Salzgärten
Ionen und Ionensubstanzen
Grundwissen
Natriumchlorid ist aus regelmäßigen würfelförmigen Kristallen aufgebaut. Seine Festigkeit und kristal-
line Beschaffenheit sind auf den Bau aus Ionen zurückzuführen. Ionen sind elektrisch positiv oder negativ
geladene Teilchen in der Größenordnung von Atomen. Stoffe, die wie Natriumchlorid, Calciumfluorid
oder Kaliumchlorid aus Ionen aufgebaut sind, gehören zu den Ionensubstanzen. Sie sind kristallin, spröde
und haben meist eine hohe Schmelztemperatur. Viele Ionensubstanzen sind sehr gut in Wasser löslich.
1 Ein Blick ins Kristallgitter
Beschreibe das nebenstehende Gittermodell eines
Natriumchlorid kristalls. Gib dabei auch die Art der
Teilchen an, aus denen Natriumchlorid aufgebaut ist,
sowie die Art der chemischen Bindung. Erkläre,
warum Natrium chloridkristalle würfelförmig sind.
Sole
SalzWasserMeer Salz
Wasser
44 Die Schätze der Erde
2 Atome und Ionen, Formeln von Salzen
a) Fülle die Lücken in der Tabelle aus.
Name des
Teilchens
Elektrische
Ladung
Chemisches
Zeichen
Anzahl der
Protonen
im Atomkern
Anzahl der
Elektronen in
der Atomhülle
Chloratom 17
Cl–
Sauerstoffatom 8
–2 10
Natriumatom 11
Na+
Aluminiumatom 13
Aluminium-Ion 13 10
Ca
+2 Ca2+ 18
b) Erstelle mithilfe der Tabelle die Formeln für die folgenden Ionensubstanzen. Achte darauf, dass der Stoff
nach außen elektrisch neutral ist.
Calciumchlorid: Aluminiumoxid:
Aluminiumbromid: Natriumbromid:
Calciumoxid: Calciumbromid:
3 Lösen eines Salzes
Die Abbildung zeigt modellhaft das Lösen von Kochsalz in Wasser.
a) Beschrifte die Abbildung.
b) Beschreibe den Vorgang des Lösens eines Salzes.
c) Begründe, warum Salzlösungen den elektrischen Strom leiten.
Ordnung in der Vielfalt der Elemente 45
Schalenmodell der Atomhülle
Grundwissen
Das Schalenmodell der Atomhülle besagt, dass die Atomhülle in Elektronenschalen gegliedert ist.
In einer Elektronenschale halten sich Elektronen mit etwa gleicher Energie in gleichem Abstand zum
Atomkern auf. Eine Elektronenanordnung mit acht Außenelektronen ist besonders stabil. Sie wird als
Elektronen oktett bezeichnet. Diese Elektronenanordnung wird von den Atomen der Edelgase (Aus-
nahme: Helium mit zwei Elektronen) erreicht. Sie wird auch als Edelgaskonfiguration bezeichnet.
1 Die Ionisierungsenergie – ein Schlüssel zum Schalenmodell
Aus den Ionisierungsenergien der Elektronen eines
Atoms können Rückschlüsse auf die Besetzung
der Elektronenschalen gezogen werden. Zeichne
in die Abbildung unten die Elektronenschalen
des Aluminium atoms mit ihren Elektronen ein.
Bezeichne die Elektronenschalen mit Buchstaben.
Nummer des Elektrons
zuer
st e
ntf
ern
tes
Ele
ktr
on
zule
tzt
entf
ern
tes
Ele
ktr
on
Ion
isie
run
gse
ner
gie
13121110987654321
MJ
mol
2 Schalenmodelle einiger Atome
Die Abbildung zeigt unvollständige Schalenmodelle der Atome einiger Elemente. Ergänze die Elektronen.
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
3 Wie ist die Atomhülle der Atome aufgebaut?
Ergänze die Tabelle.
Element Symbol Ordnungs-
zahl
Elektronen-
anzahl
Anzahl der
Elektronen in der
Elektronenschale
Anzahl
Außen-
elektronen
Elektronen-
schreibweise
1. 2. 3. 4.
Wasserstoff 1
Kohlenstoff 6
Stickstoff 7
Sauerstoff 8
Neon 10
Magnesium 12
Chlor 17
Kalium 19
Ionisierungsenergie
für die 13 Elektronen
des Aluminiumatoms
Schalenmodell des
Aluminiumatoms
10+9+8+7+6+5+4+3+
13+
46 Ordnung in der Vielfalt der Elemente
Periodensystem der Elemente
Grundwissen
Das Periodensystem der Elemente ist ein Ordnungssystem, in dem die Elemente auf der Grundlage
ihres Atombaus geordnet sind. Dabei entspricht die Ordnungszahl der Anzahl der Protonen bzw. der
Anzahl der Elektronen. Die Nummer der Periode entspricht der Anzahl der Elektronenschalen des Atoms.
Die Nummer der Hauptgruppe entspricht der Anzahl der Außenelektronen.
Die Anordnung aller chemischen Elemente im Periodensystem lässt eine periodische Wiederkehr von
Elementen mit ähnlichem Atombau und daher ähnlichen Eigenschaften erkennen. Mithilfe des Atombaus
lässt sich auch die Bildung von Ionen aus Atomen erklären.
1 Periodensystem der Elemente und Atombau
Leite Aussagen aus dem Periodensystem der Elemente ab. Ergänze die Tabelle.
Name des Elements Brom
Symbol des Elements
Ordnungszahl 35 19
Anzahl der Protonen
Anzahl der Elektronen
Nummer der Periode
Anzahl der
Elektronen schalen
Anzahl der Elektronen
in den besetzten
Elektronenschalen
1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 1. 1. 2. 3. 4. 1.
2 8 4 2 8 18
Nummer der
Hauptgruppe
VII V
Anzahl der Außen-
elektronen
7
Formel in Elektronen-
schreibweise
2 Vergleich der Elemente der II. Hauptgruppe
a) Fülle die Tabelle aus. Benutze das Periodensystem der Elemente.
Name des
Elements
Ordnungs-
zahl
Anzahl der
Protonen
Anzahl der
Elektronen
Anzahl
der Außen-
elektronen
Periode Anzahl der
Elektronen-
schalen
Beryllium
Magnesium
Calcium
Strontium
b) Gib an, was bei allen genannten Elementen übereinstimmt.
c) Gib an, welche Unterschiede zwischen den genannten Elementen bestehen.
Ordnung in der Vielfalt der Elemente 47
3 Metalle und Nichtmetalle im Periodensystem
1. Ordne die Symbole für die folgenden chemischen Elemente in das Periodensystem an den richtigen
Stellen ein. Benutze dazu ein Periodensystem:
Beryllium, Fluor, Kalium, Kohlenstoff, Lithium, Magnesium, Natrium, Phosphor, Sauerstoff sowie
die Elemente mit den Ordnungszahlen 7, 13, 16, 17 und 20.
Nummer der
Hauptgruppe
I. II. III. IV. V. VI. VII.
2. Periode
3. Periode
4. Periode
2. Kennzeichne in dem Schema die Metalle rot und die Nichtmetalle grün.
3. Markiere die Grenze zwischen den Metallen und den Nichtmetallen durch eine Linie.
Formuliere eine allgemeine Aussage über die Anordnung von Metallen und Nichtmetallen im Perioden-
system der Elemente.
4 Periodisch wiederkehrende Eigenschaften
Gib die Tendenzen im Periodensystem an. Verwende dazu die angedeuteten Pfeile und male die jeweils
zutreffenden rot aus.
Metallischer Charakter
Neigung, Elektronen abzugeben
Nichtmetallischer Charakter
Neigung, Elektronen aufzunehmen
Atomradien
Elektronegativität
48 Ordnung in der Vielfalt der Elemente
5 Atom oder Ion
Die Abbildung zeigt Schalenmodelle von Atomen und Ionen.
Notiere die Namen und chemischen Zeichen der Teilchen.
9+ 17+ 11+ 4+ 8+
2+ 2+
2+ 2+ 2+ 2+
2+ 2+2+ 2+
2+ 2+
Druck
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
–
–
+
+
+
+
–
–
+
–
–
+
+
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
–
–
+
+
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
–
–
+
+
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
–
–
+
+
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
+
–
–
+
–
–
+
+
+
+
b) Beschreibe, wie sich die Stoffe beim Einwirken verformender Kräfte verhalten. Vergleiche die
Bindungstypen und erläutere das unterschiedliche Verhalten.
Chemische Bindungen im Vergleich
Grundwissen
Atome können durch Ionenbindung, Atombindung oder Metallbindung zu größeren Einheiten
verknüpft sein. In Molekülen aus unterschiedlichen Atomen liegt eine polare Atombindung vor.
Mit den unterschiedlichen Bindungstypen lassen sich viele Stoffeigenschaften erklären.
1 Zwei Bindungstypen im Vergleich
Feste Stoffe verhalten sich beim Einwirken verformender Kräfte unterschiedlich.
a) Benenne die Bindungstypen. Gib jeweils ein Beispiel an.
Ordnung in der Vielfalt der Elemente 49
2 Ionenbindung und Atombindung im Vergleich
a) Kochsalz besteht aus Ionen, Haushaltszucker dagegen aus recht großen ungeladenen Molekülen der Formel
C12H22O11. Erkläre, warum Kochsalz erst bei 800 °C schmilzt, Haushaltszucker dagegen schon bei 160 °C.
b) Eine wässrige Kochsalzlösung leitet den elektrischen Strom, eine Lösung von Zucker dagegen nicht.
Begründe diesen Unterschied.
3 Atombindung in Halogenmolekülen
a) In Halogenmolekülen sind jeweils zwei Halogenatome miteinander verbunden. Ergänze die Übersicht.
Halogenmolekül Fluormolekül Chlormolekül Brommolekül Iodmolekül
Molekülmodell
Formel
Formel in Elektro-
nenschreibweise
b) Begründe die Anzahl der bindenden Elektronenpaare in den Halogenmolekülen.
4 Atombindung in Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff
Die Gase Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff bestehen ebenfalls aus zweiatomigen Molekülen.
Gib die Formeln für die Moleküle dieser Stoffe in Elektronenschreibweise an. Beachte dabei, dass in
den Molekülen auch mehr als ein bindendes Elektronenpaar vorliegen kann.
Moleküle Wasserstoffmolekül Sauerstoffmolekül Stickstoffmolekül
Molekülmodell
Formel in Elektro-
nenschreibweise
Anzahl der binden-
den Elektronenpaare
50 Ordnung in der Vielfalt der Elemente
5 Polare Atombindung
Die stärkere Anziehungskraft von Atomen auf bindende Elektronenpaare führt bei einigen Molekülen
zur Polarisierung der Ladung im Molekül.
a) Gib an, wie solche Moleküle bezeichnet werden.
b) Zeichne das Modell eines Wassermoleküls in der Elektronenschreibweise. Kennzeichne die Verschiebung
der Ladungen durch Pfeile.
Na+Na+
Na+Cl¯ Cl¯
Cl¯
2+ 2+ 2+
2+ 2+ 2+
2+ 2+ 2+
2+ 2+ 2+
6 Stoffe – unterschiedliche Strukturen, unterschiedliche Eigenschaften
Ergänze die Übersicht.
Stoffklasse Metalle Ionensubstanzen Molekülsubstanzen
Beispiel für einen
Stoff
Magnesium Sauerstoff
Chemisches Zeichen
Teilchenmodell
von der Struktur
der Stoffe
Art der Teilchen
Chemische Bindung
Eigenschaften der
Stoffe
– Schmelz- und
Siedetemperatur
– Elektrische
Leitfähigkeit
– Festigkeit
– Verformbarkeit
Quantitative Betrachtungen 51
Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
Grundwissen
Das Gesetz der konstanten Massenverhältnisse besagt: In jeder chemischen Verbindung liegen die
Elemente in einem bestimmten konstanten Massenverhältnis vor.
1 Massenverhältnis in einer chemischen Verbindung
Bei Experimenten wurden folgende Massenverhältnisse der Elemente Kohlenstoff und Sauerstoff
in Stoffproben von Kohlenstoffmonooxid ermittelt:
Masse Kohlenstoff in g Masse Sauerstoff in g
1,2 1,6
1,8 2,4
2,4 3,2
3,6 4,8
4,8 6,4
5,2 7,0
6,7 9,0
a) Stelle die Werte grafisch in einem Koordinatensystem dar. Lege mit einem Lineal eine Gerade durch die
Wertepaare. Zeichne ein Steigungsdreieck, mit dem du das kleinste ganzzahlige Massenverhältnis fest-
stellen kannst, in dem Kohlenstoff und Sauerstoff im Kohlenstoffmonooxid vorliegen.
Im Kohlenstoffmonooxid liegen Kohlenstoff und Sauerstoff im Massenverhältnis vor.
b) Lies aus der Grafik die Masse des Elements Sauerstoff ab, die vorliegt, wenn in einer Stoffprobe
Kohlenstoffmonooxid 4 g Kohlenstoff enthalten sind.
52 Quantitative Betrachtungen
Teilchenanzahl, Stoffmenge und molare Masse
Grundwissen
Stoffportionen bestehen aus einer unvorstellbar großen Anzahl Teilchen. Um mit Teilchenanzahlen sinn-
voll arbeiten zu können, wurde die Stoffmenge n eingeführt. Ihre Einheit ist das Mol, das Zeichen für die
Einheit mol. Die Avogadro-Konstante NA gibt an, wie viel Teilchen (Teilchenanzahl N) in einem Mol
eines Stoffes enthalten sind. Es sind etwa 6 ∙ 1023 Teilchen.
Die molare Masse M eines Stoffes ist der Quotient aus der Masse m einer Stoffportion und ihrer Stoff-
menge n. Ihre Einheit ist g/mol.
m(Stoffportion)M(Stoff) = n(Stoffportion)
N = NA ∙ n
NA = 6 ∙ 1023 mol–1
1 Wie viel eines Stoffes?
Trage die fehlenden Angaben zu Masse und Stoffmenge in die Tabelle ein. Ergänze in der Tabelle für die
angegebenen Stoffe die molaren Massen (siehe Tabellenwerk). Wähle zusätzlich zwei Beispiele selbst.
Stoff Masse m der
Stoffportion
Stoffmenge n
der Stoffportion
Teilchenanzahl N
der Stoffportion
Molare Masse M
des Stoffes
Aluminium 81,0 g
Zink 6,5 g
Eisenoxid, Fe2O3 1 mol
Magnesiumoxid 4,0 g
Natriumchlorid,
NaCl2 mol
2 Zusammenhang Masse und Stoffmenge
Für Stoffportionen gilt: Die Masse m ist proportional der Stoffmenge n.
Stelle den Zusammenhang für den Stoff Magnesium grafisch dar.
Quantitative Betrachtungen 53
Massenberechnungen bei chemischen Reaktionen
Grundwissen
Aus Reaktionsgleichungen lassen sich quantitative Aussagen über die kleinstmögliche Anzahl der reagie-
renden Teilchen, über die Stoffmengen aller Stoffe sowie über das Stoffmengenverhältnis der Stoffe unter-
einander ableiten.
1 Aus der Reaktionsgleichung abgeleitet
a) Berechne die Masse an Eisen, die zur
Herstellung von 88 g Eisen(II)-oxid (FeO)
umgesetzt wird.
▼
b) 50 g Natrium sollen vollständig verbrannt
werden. Berechne die erforderliche Masse
an Sauerstoff.
▼1. Analysieren der Aufgabenstellung:
Gesucht:
Gegeben:
m(FeO) =
M(Fe) =
M(FeO) =
Gesucht:
Gegeben:
2. Reaktionsgleichung:
3. Stoffmengen der reagierenden Stoffe:
4. Massenverhältnis der gesuchten zur gegebenen Größe unter Nutzung von m = n · M:
5. Umformen der Gleichung nach der gesuchten Größe:
6. Einsetzen der bekannten Größen und Ergebnis ausrechnen:
7. Antwortsatz:
54 Wahlthemen
Edelgase
Grundwissen
Die Elemente der VIII. Hauptgruppe bilden die Elementgruppe der Edelgase. Zu ihnen gehören Helium,
Neon, Argon, Krypton, Xenon und das radioaktive Radon.
1 Fragen rund um Edelgase
a) Warum werden die Edelgase als edel bezeichnet?
b) Worauf sind die niedrigen Siedetemperaturen der Edelgase zurückzuführen?
c) Erkläre die Reaktionsträgheit der Edelgase.
d) Erläutere, warum Edelgase von allen Elementen erst so spät entdeckt wurden.
Schwefel – gelb und wandelbar
Grundwissen
Schwefel ist ein meist gelber, wasserunlöslicher Feststoff und gehört zu den Nichtmetallen. An der Luft
verbrennt er mit charakteristischer blauer Flamme zu dem giftigen Gas Schwefeldioxid, das in Deutsch-
land lange Zeit für die starke Luftverschmutzung verantwortlich war.
1 Auf die Verknüpfung kommt es an
Die beiden Fotos zeigen Stoffproben des Schwefels. Begründe das unterschiedliche Aussehen.
Wahlthemen 55
3 Chemische Reaktion – Veränderung von Teilchen
Reaktionsgleichungen kennzeichnen auch Veränderungen von Teilchen.
Entwickle die Reaktionsgleichung für die Bildung von Schwefeldioxid. Gib die Art der Teilchen an.
Skizziere, wie du dir die Anordnung der Teilchen vorstellst.
Reaktionsgleichung: + →
Art der Teilchen:
Anordnung der
Teilchen im Modell:
Kohlenstoff – von weich bis megahart
Grundwissen
Auch von dem Nichtmetall Kohlenstoff gibt es mehrere Modifikationen. Die wichtigsten sind Graphit
und Diamant.
1 Kohlenstoff – Bau und Eigenschaften
Ergänze die Tabelle.
Modifikation des Kohlenstoffs
Teilchen, aus denen die
Modifikation besteht
Anordnung der Teilchen
im Modell
Unterschiede im Bau der
beiden Modifikationen
Unterschiedliche Eigen-
schaften der beiden
Modifikationen
56 Wahlthemen
Silicium – vom Sand zum Computerchip
Grundwissen
Silicium ist das zweithäufigste Element der Erdkruste. Es kommt in der Natur nur in Verbindungen vor.
Silicium ist ein Halbmetall, es steht also mit seinen Eigenschaften zwischen den Metallen und den
Nichtmetallen.
1 Stoffeigenschaften von Silicium
a) Nenne Stoffeigenschaften von Silicium. Ordne nach metallischen und nichtmetallischen Eigenschaften.
Nichtmetallische Eigenschaften:
Metallische Eigenschaften:
b) Begründe die große Härte von Silicium mit seinem Bau.
2 Mangel an Silicium?
Silicium ist das häufigste Element in der Erdkruste. Dennoch war dieses Halbmetall in den letzten Jahren
so knapp und teuer, dass z. B. die Solarindustrie, die Silicium benötigt, in ihrem Wachstum gebremst
wurde. Erkläre diesen Widerspruch.
3 Nur mit ein paar Fremdatomen verunreinigt?
In der Halbleiterindustrie werden hochreine Einkristalle von Silicium benötigt, bei denen auf
10 Milliarden Siliciumatome nur ein einziges Fremdatom kommt. Überschlage, wie viele Fremdatome
es in einem Ein kristall von 28 kg gibt. Gib in deiner Antwort auch die Reinheit eines solchen Kristalls
in Prozent an.
Siliciumeinkristall
Wahlthemen 57