Chemische Reaktion und Zeichensprache. Chemie M. Hügli Massenerhaltung Auch wenn wir das Gefühl...

Chemische Reaktion und Chemische Reaktion und ZeichenspracheZeichensprache

Chemie M. HügliChemie M. Hügli

MassenerhaltungMassenerhaltung

• Auch wenn wir das Gefühl haben, Auch wenn wir das Gefühl haben, Materie verschwinde, zum Beispiel Materie verschwinde, zum Beispiel beim Verbrennen eines Stoffes wie beim Verbrennen eines Stoffes wie Holz, wird sie dies nie tun.Holz, wird sie dies nie tun.

• Die Masse der Ausgangsstoffe einer Die Masse der Ausgangsstoffe einer chemischen Reaktion stimmt mit der chemischen Reaktion stimmt mit der Masse der Reaktionsprodukte Masse der Reaktionsprodukte überein.überein.

MassenerhaltungMassenerhaltung

• Beim Verbrennen von Holz geht die Beim Verbrennen von Holz geht die Masse des Holzes in die Masse des Masse des Holzes in die Masse des Wassers und des Kohlenstoffdioxids über.Wassers und des Kohlenstoffdioxids über.

• Die Stoffe verbinden sich immer nur in Die Stoffe verbinden sich immer nur in einem bestimmten MAssenverhältnis:einem bestimmten MAssenverhältnis:

• Wasserstoff HWasserstoff H22 und Sauerstoff O und Sauerstoff O22 im im Verhältnis 2:1 Verhältnis 2:1 H H22OO

• Kupfer Cu und Schwefel S 4:1Kupfer Cu und Schwefel S 4:1

Atomvorstellung nach Atomvorstellung nach DaltonDalton• Dalton stellte sich die kleinsten Dalton stellte sich die kleinsten

Teilchen (Atome) wie folgt vor:Teilchen (Atome) wie folgt vor:

• Kleine KugelnKleine Kugeln

• UnzerstörbarUnzerstörbar

• Alle Atome eines Elements sehen Alle Atome eines Elements sehen gleich ausgleich aus

• Andere Elemente haben andere AtomeAndere Elemente haben andere Atome

Dalton-AtommodellDalton-Atommodell

• Chemische Reaktionen: Atome Chemische Reaktionen: Atome werden nicht zerstört, sondern nur werden nicht zerstört, sondern nur anders gruppiert.anders gruppiert.

Erhaltung der MasseErhaltung der Masse

Masse von AtomenMasse von Atomen

• Atome haben eine unvorstellbar kleine Atome haben eine unvorstellbar kleine Masse.Masse.

• Die Masse eines einzelnen Die Masse eines einzelnen Wasserstoffatoms H beträgt: Wasserstoffatoms H beträgt: 0,000 0,000 000 000 000 000 000 000 001 674g000 000 000 000 000 000 001 674g

• = 1,674 * 10= 1,674 * 10-23-23

• Weil es zu kompliziert wäre mit so kleinen Weil es zu kompliziert wäre mit so kleinen Mengen zu rechnen führte Dalton das u= Mengen zu rechnen führte Dalton das u= „unit“ ein.„unit“ ein.

AtommasseAtommasse

• 1 u = 1 u = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 0,000 000 000 000 000 000 000 001 661 g661 g

• Diese Masse entspricht dem 12. Teil Diese Masse entspricht dem 12. Teil der Masse des Kohlenstoffatoms C.der Masse des Kohlenstoffatoms C.

AtommassenbestimmungAtommassenbestimmung

• Als Modell: Kugeln mit verschiedener Als Modell: Kugeln mit verschiedener Masse werden unterschiedlich stark Masse werden unterschiedlich stark von ihren Bahn durch ein Luftgebläse von ihren Bahn durch ein Luftgebläse abgelenkt.abgelenkt.

• Atome werden aufgrund ihrer Atome werden aufgrund ihrer unterschiedlichen Grösse aufgrund unterschiedlichen Grösse aufgrund elektrischer Kräfte verschieden stark elektrischer Kräfte verschieden stark von der Bahn abgelenkt.von der Bahn abgelenkt.

Edelgase und MoleküleEdelgase und Moleküle

• Edelgase kommen immer als Edelgase kommen immer als einzelne Atome vor, weil sie sich mit einzelne Atome vor, weil sie sich mit keinem anderen Stoff, also auch keinem anderen Stoff, also auch nicht mit sich selber verbinden.nicht mit sich selber verbinden.

• Andere bei RT gasförmige Stoffe Andere bei RT gasförmige Stoffe kommen als Moleküle (2 Atome) vor.kommen als Moleküle (2 Atome) vor.

MoleküleMoleküle

• Moleküle sind Verbindungen von Moleküle sind Verbindungen von mehreren Atomen.mehreren Atomen.

• Es sind immer Atome von Es sind immer Atome von Nichtmetallen.Nichtmetallen.

• Es können auch mehrere Atome des Es können auch mehrere Atome des gleichen Elements sein.gleichen Elements sein.

MoleküleMoleküle

• Das Essigmolekül (CDas Essigmolekül (C22HH44OO22) ) (Bild (Bild

http://www.mpg.de)http://www.mpg.de)

SymbollehreSymbollehre

• HH22 = Wasserstoff 1 NM = Wasserstoff 1 NM

• OO22 = Sauerstoff 8 NM = Sauerstoff 8 NM

• NN22 = Stickstoff 7 NM = Stickstoff 7 NM

• Hauptbestandteil unserer AtemluftHauptbestandteil unserer Atemluft

• C = Kohlenstoff 6 NM C = Kohlenstoff 6 NM

• Cu = Kupfer 29 M Cu = Kupfer 29 M

SymbollehrerSymbollehrer

• Ca = Calcium 20 M Ca = Calcium 20 M (Bild: http://de.wikipedia.org) (Bild: http://de.wikipedia.org)

• Cr = Chrom 24 M Cr = Chrom 24 M

• Fe = Eisen 26 M Fe = Eisen 26 M

SymbolehreSymbolehre

• S = Schwefel 16 NM S = Schwefel 16 NM

• Ag = Silber 47 M Ag = Silber 47 M

• Au = Gold 79 M Au = Gold 79 M

• Al = Aluminium 13 M Al = Aluminium 13 M

• Na = Natrium 11 MNa = Natrium 11 M

• FF22 = Fluor 9 NM = Fluor 9 NM

MolekülschreibweiseMolekülschreibweise

• Man kann bei der Molekülschreibweise Man kann bei der Molekülschreibweise immer ablesen, wieviele Atome beteiligt immer ablesen, wieviele Atome beteiligt sind.sind.

• HH22O bedeutet: Ein Wassermolekül besteht O bedeutet: Ein Wassermolekül besteht aus 2 Wasserstoffatomen (Haus 2 Wasserstoffatomen (H22) und einem ) und einem Sauerstoffatom (O)Sauerstoffatom (O)

• 4 H4 H22O bedeutet: 4 Wassermoleküle (4O bedeutet: 4 Wassermoleküle (4HH22O). O). Es sind also gesamthaft 8 Es sind also gesamthaft 8 Wasserstoffatome und 4 Sauerstoffatome.Wasserstoffatome und 4 Sauerstoffatome.

AtomzahlenverhältnisAtomzahlenverhältnis

• Das Atomzahlenverhältnis gibt immer an, Das Atomzahlenverhältnis gibt immer an, in welchem Verhältnis die Atome in welchem Verhältnis die Atome zueinander in einer Verbindung zueinander in einer Verbindung vorkommen.vorkommen.

• Diese Zahl wird immer tief geschrieben: Diese Zahl wird immer tief geschrieben: CC22HH44OO22

• Beim Essigmolekül Atomverhältnis: 2 Beim Essigmolekül Atomverhältnis: 2 Kohlenstoff : 4 Wasserstoff : 2 Sauerstoff Kohlenstoff : 4 Wasserstoff : 2 Sauerstoff

AtomzahlenverhältnisAtomzahlenverhältnis

• Man darf hier nicht wie in der Man darf hier nicht wie in der Mathematik die Verhältnisse kürzen!Mathematik die Verhältnisse kürzen!

• CHCH22O wäre ein anderer Stoff! O wäre ein anderer Stoff! (Formaldehyd)(Formaldehyd)

VerhältnisformelVerhältnisformel

• Eine Verhältnisformel gibt also an, Eine Verhältnisformel gibt also an, wie die Verhältnisse der Atome der wie die Verhältnisse der Atome der einzelnen Verbindungen sind.einzelnen Verbindungen sind.

Molekül- vs IonenbindungenMolekül- vs Ionenbindungen

• Molekülbindungen bestehen immer Molekülbindungen bestehen immer aus Verbindungen von Nichtmetallen.aus Verbindungen von Nichtmetallen.

• Ionenbindungen bestehen immer aus Ionenbindungen bestehen immer aus einem Metall und einem Nichtmetall.einem Metall und einem Nichtmetall.

• Bei Ionenbindungen schreibt man Bei Ionenbindungen schreibt man das Metall immer zuerst. NaCl = das Metall immer zuerst. NaCl = Natriumchlorid (Natrium das Metall, Natriumchlorid (Natrium das Metall, Chlor das Nichtmetall)Chlor das Nichtmetall)

IonenbindungenIonenbindungen

• Beispiele von Ionenbindungen:Beispiele von Ionenbindungen:

• Magnesiumoxid MgOMagnesiumoxid MgO

• Kupfersulfid CuKupfersulfid Cu22SS

• Natriumoxid NaNatriumoxid Na22OO

• Natriumchlorid NaClNatriumchlorid NaCl

WertigkeitWertigkeit

• Die Wertigkeit gibt an, wie viele Die Wertigkeit gibt an, wie viele Wasserstoffatome H an das jeweilige Wasserstoffatome H an das jeweilige Atom gebunden werden können.Atom gebunden werden können.

• Oder anders gesagt, wie viele Oder anders gesagt, wie viele Elektronen verschoben werden können.Elektronen verschoben werden können.

• Ein Chloratom kann 1 Wasserstoff an Ein Chloratom kann 1 Wasserstoff an sich binden, es ist also einwertig. HCl sich binden, es ist also einwertig. HCl (Chlorwasserstoff, als Säure: Salzsäure)(Chlorwasserstoff, als Säure: Salzsäure)

• Ein Sauerstoffatom O kann 2 Ein Sauerstoffatom O kann 2 Wasserstoffatome an sich binden. Sauerstoff Wasserstoffatome an sich binden. Sauerstoff ist also zweiwertig.ist also zweiwertig.

• HH22O: WasserO: Wasser

• Ein Stickstoffatom N kann 3 Ein Stickstoffatom N kann 3 Wasserstoffatome an sich binden. Stickstoff Wasserstoffatome an sich binden. Stickstoff ist dreiwertig.ist dreiwertig.

• NHNH3 3 : Ammoniak: Ammoniak

• Werden zwei zweiwertige Atome mit Werden zwei zweiwertige Atome mit einem anderen Atom verbunden und es einem anderen Atom verbunden und es geht auf, dann muss es sich bei diesem geht auf, dann muss es sich bei diesem um ein vierwertiges Atom handeln.um ein vierwertiges Atom handeln.

• Beispiel: O kann 2 H an sich binden, ist Beispiel: O kann 2 H an sich binden, ist also zweiwertig. Werden nun 2 O mit C also zweiwertig. Werden nun 2 O mit C verbunden, so muss C vierwertig sein. verbunden, so muss C vierwertig sein. COCO22. .

• Vor allem Metalle der Nebengruppen Vor allem Metalle der Nebengruppen können mehrer Wertigkeiten haben.können mehrer Wertigkeiten haben.

• Kommt in einem Molekülnamen die Silbe Kommt in einem Molekülnamen die Silbe „mono“ vor deutet dies auf ein einzelnes „mono“ vor deutet dies auf ein einzelnes Atom hin. Beispiel KohlenstoffAtom hin. Beispiel Kohlenstoffmonomonoxid xid CO (ein Sauerstoffatom)CO (ein Sauerstoffatom)

• Die Silbe „di“ steht für zwei Atome. Die Silbe „di“ steht für zwei Atome. Beispiel: KohlenstoffBeispiel: Kohlenstoffdidioxid COoxid CO22..

MassenverhältnisseMassenverhältnisse

• Versuch mit Silberoxid:Versuch mit Silberoxid:

• Im Silberoxid konstantes Im Silberoxid konstantes Massenverhältnis: Silber Ag / Sauerstoff O Massenverhältnis: Silber Ag / Sauerstoff O = 13,5= 13,5

• 13,5g Ag kommen auf 1g O13,5g Ag kommen auf 1g O

• Atommassen im PSE Ag: 108u / O: 16u = Atommassen im PSE Ag: 108u / O: 16u = 6,75/16,75/1

• Vom Ag braucht es also zwei. Formel:AgVom Ag braucht es also zwei. Formel:Ag22O O

ReaktionsgleichungReaktionsgleichung

• Eisen (III)-oxid + Aluminium Eisen (III)-oxid + Aluminium Eisen Eisen +Aluminiumoxid+Aluminiumoxid

•FeFe22OO33 + Al + Al Fe + Al Fe + Al22OO33

•FeFe22OO33 + 2 Al + 2 Al 2 Fe + Al 2 Fe + Al22OO33

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