Metalle & Eigenschaften
Was passiert mit einem Metalldraht (z. B. aus Kupfer), wenn man mit einem Hammer darauf schlägt?
Er bricht nicht, sondern verformt sich (er ist biegsam/duktil).
Du hast im Sandkasten gespielt und Sand ist in deine Wasserflasche geraten. Mit welchem einfachen Trennverfahren kannst du den unlöslichen Sand vom Wasser trennen?
Filtration (oder Sieben): Der feste Sand bleibt im Filter/Sieb hängen, während das flüssige Wasser durchläuft.
Welchen stabilen Zustand versuchen fast alle Atome bei einer chemischen Reaktion zu erreichen, der auch als „Edelgaszustand“ bezeichnet wird?
Sie wollen eine voll besetzte Außenschale besitzen (meistens 8 Außenelektronen).
Fallbeispiel: Emma kommt mit offenen, langen Haaren und einer weiten Strickjacke ins Labor. Sie möchte direkt anfangen zu experimentieren. Welche zwei Sicherheitsregeln hat sie vor dem Start vergessen?
Sie muss ihre Haare mit einem Haargummi zusammenbinden (Verbrennungsgefahr!) und weite Kleidung ablegen.
Was gibt die Periodennummer (die waagerechten Zeilen im PSE, z. B. Periode 1, 2 oder 3) für den Bau der Atome in dieser Zeile an?
Die Periodennummer gibt die Anzahl der besetzten Elektronenschalen im Schalenmodell an.
Warum bestehen die Drähte im Inneren von Stromkabeln (z. B. beim Ladekabel deines Handys) fast immer aus Kupfer?
Weil Kupfer den elektrischen Strom hervorragend leitet.
In sogenannten Salzgärten am Meer wird aus Meerwasser Speisesalz gewonnen. Welches physikalische Prinzip nutzt man, wenn das Wasser durch die Sonne verschwindet und das Salz zurückbleibt?
Eindampfen (Verdunsten): Wasser verdampft schon bei 100 °C, während das Salz als Feststoff zurückbleibt.
Zeichne das Schalenmodell (nach Bohr) für ein einfaches Helium-Atom (Ordnungszahl 2). Warum ist dieses Atom bereits ohne Bindung völlig stabil?
Erwartete Antwort: Kern mit 2 Protonen, innerste Schale mit 2 Elektronen. Diese erste Schale ist mit 2 Elektronen bereits voll besetzt
Fallbeispiel: Beim Erhitzen eines Reagenzglases hält Lukas die Öffnung des Glases direkt in Richtung seines Sitznachbars.
Macht er das richtig? Begründe.
Das ist gefährlich, weil die Flüssigkeit plötzlich herausspritzen kann (Siedeverzug). Die Öffnung des Reagenzglases muss immer in eine Richtung zeigen, in der keine Personen stehen (z. B. zur Wand).
Zeichenaufgabe: Kohlenstoff steht in der 4. Hauptgruppe und in der 2. Periode. Zeichne das Schalenmodell für ein Kohlenstoff-Atom und trage die Elektronen ein.
Kern, K-Schale mit 2 Elektronen, L-Schale mit 4 Elektronen
Welche typische Metalleigenschaft sorgt dafür, dass Kochtöpfe aus Aluminium oder Edelstahl hergestellt werden?
Die sehr gute Wärmeleitfähigkeit (die Wärme der Herdplatte wird schnell an das Essen weitergegeben).
Wenn du schmutziges, sandiges Wasser eine Weile ruhig stehen lässt, sinkt der schwere Sand von alleine zu Boden. Wie nennt man dieses „Absetzenlassen“ und das anschließende vorsichtige Abgießen des klaren Wassers?
Sedimentieren (Absetzenlassen des schweren Feststoffs) und Dekantieren (vorsichtiges Abgießen der Flüssigkeit).
Zeichne das Schalenmodell für ein Natrium-Atom (Ordnungszahl 11).
Gib die Elektronenkonfiguration an.
Erwartete Antwort: 3 Schalen mit der Verteilung 2, 8, 1.
Wenn du den Gasbrenner anzünden möchtest: In welcher Reihenfolge musst du vorgehen? Bring die folgenden Schritte in die richtige Reihenfolge:
A) Gashahn öffnen,
B) Streichholz entzünden und über den Kamin halten,
C) Luftzufuhr prüfen (geschlossen sein).
Die richtige Reihenfolge ist: C → B → A.
Erst sicherstellen, dass die Luftzufuhr geschlossen ist.
Dann die Flamme bereithalten.
Erst ganz zum Schluss das Gas aufdrehen.
Versuchsplanung: Du möchtest deinen Mitschülern zeigen, dass die Reaktivität der Erdalkalimetalle (2. Hauptgruppe) von oben nach unten zunimmt. Du hast Magnesium- und Calciumstücke sowie Wasser und ein Becherglas. Beschreibe dein Experiment und worauf du achten musst!
Je ein Stück Magnesium und Calcium in getrennte Bechergläser mit Wasser geben. Beobachtung: Calcium reagiert sofort sprudelnd bei Raumtemperatur, Magnesium kaum beobachtbar.
Warum rostet eine goldene Kette im Wasser nicht, während ein eiserner Nagel nach einiger Zeit rotbraun wird?
Gold ist ein Edelmetall und reagiert fast gar nicht mit Sauerstoff oder Wasser. Eisen ist unedel und oxidiert (rostet) schnell.
Auf einem Filterpapier wandern die verschiedenen Farbanteile eines schwarzen Filzstifts unterschiedlich weit nach oben, wenn sie von Wasser mitgenommen werden. Wie heißt dieses Trennverfahren?
Chromatographie
Wenn ein Fluor-Atom (7. Hauptgruppe, also 7 Außenelektronen) ein Elektron aufnimmt, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen: Welche elektrische Ladung hat das entstandene Fluorid-Ion danach und warum?
Es ist einfach negativ geladen (F−), weil es nun ein negativ geladenes Elektron mehr in der Hülle hat, als es positiv geladene Protonen im Kern besitzt.
Welche Flamme des Gasbrenners nutzt man zum Erhitzen von Stoffen, weil sie die heißeste ist (ca. 1500 °C), und wie stellt man sie am Brenner ein?
Man nutzt die rauschende (blaue) Flamme. Man stellt sie ein, indem man die Luftzufuhrschraube am Brennerfuß öffnet.
Warum reagiert Lithium (1. Hauptgruppe) viel träger mit Wasser als Kalium (ebenfalls 1. Hauptgruppe), obwohl beide nur 1 Außenelektron besitzen?
Bei Kalium ist das äußere Elektron viel weiter vom Kern entfernt (mehr Schalen), wodurch die Anziehungskraft des Kerns schwächer ist und das Elektron viel leichter abgegeben werden kann.
Du möchtest im Labor zeigen, dass ein Stück Magnesiumband brennbar ist und dabei ein neuer Stoff entsteht. Beschreibe, wie du das Experiment sicher durchführst und woran man erkennt, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat!
Magnesiumband mit Tiegelzange in die Brennerflamme halten, Schutzbrille wegen hellem Licht tragen. Erkennbar an der grellen Flamme und dem weißen Pulver/Asche, die neu entsteht
Versuchsplanung: Du hast ein trockenes Gemisch aus Sand, Kochsalz und Eisenpulver. Beschreibe kurz die einzelnen Schritte, wie du die drei Stoffe nacheinander sauber trennen würdest!
1. Eisen mit Magnet entfernen.
2. Wasser hinzugeben, um Salz zu lösen.
3. Sand abfiltrieren.
4. Salzwasser eindampfen
Versuchsplanung: Du hast zwei weiße, pulverförmige Stoffe. Du weißt, dass einer davon Natriumsalz und der andere Kaliumsalz ist. Plane ein Experiment mit dem Gasbrenner, um herauszufinden, welches Pulver welches ist, und nenne wichtige Sicherheitsregeln!
Sauberes Magnesiastäbchen in die heiße Brennerflamme halten [vorglühen],
etwas Pulver aufnehmen und
in die Flamme halten.
Farbe beobachten.
Sicherheit: Schutzbrille auf, Haare zusammenbinden
Fallbeispiel: Du beobachtest, dass der Schlauch deines brennenden Gasbrenners plötzlich ein kleines Loch bekommt und dort Gas entweicht, das sich entzündet. Beschreibe sofort deine ersten drei Rettungs- und Sicherheitsmaßnahmen im Labor!
1. Ruhe bewahren und nicht panisch weglaufen. 2. Sofort den Gashahn am Tisch [oder den Not-Aus-Knopf] schließen, um die Gaszufuhr zu unterbrechen. 3. Der Lehrkraft sofort Bescheid sagen
Fluor steht in der 7. Hauptgruppe ganz oben, Iod steht ganz unten. Welches der beiden Halogene ist reaktionsfreudiger (reaktiver) und warum?
Fluor ist reaktiver. Da Fluor sehr klein ist (nur 2 Schalen), ist der positive Kern sehr nah an der Außenschale und kann ein fehlendes Elektron extrem stark anziehen.