Sauber und schön

Sauber und schön?

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  Alte Waschmachine, die nach dem gleichen Prinzip funktioniert wie heute

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  Welche Bedeutung das Reinigungsmittel, wie Seife?

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  Was ist eigentlich dreckig?

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  Chemische Reinigung?

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  Sauber oder nicht? Schön ... ?

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  Manchmal muss auch der Nagellack weg!

Eine Reinigung geschieht dadurch das der Schmutz in einem geeigneten Lösungsmittel besser löslich ist als "in" der Faser und so aus der Faser herausgespült werden kann. Typische Reinigungsmittel: Wasser, Reinigungsbenzin (als ein Beispiel ähnlicher Stoffe), Hilfsmittel wie Seife Schmutz, der nicht an der Faser haftet, durch ausreichend Bewegung mechanisch heraustransportiert wird. Verunreinung biologischer Art (Bakterien verursachen unangenehmen Geruch) abgetötet wird.

Tipps für die richtige Reinigung: Cleanipedia mit Reinigungstipps passend zu jedem Fleck!

Löslich oder nicht löslich?

Zwei Stoffe sind ineinander löslich, wenn beim Vermischen ein homogenes Gemisch entsteht. Bei homogenen Gemischen sieht man nicht, dass sie aus mehreren Bestandteilen bestehen. Sie sind einphasig. Bei heterogenen Gemischen sieht man, dass sie mehrere Bestandteile enthalten. Sie haben mindestens zwei Phasen.

Beispiele:

• Milch ist kein homogenes Gemisch, denn mit einem Mikorskop kann man kleine Fetttröpfchen erkennen, die im Wasser verteilt sind (Milch besteht aus Wasser und zum Beispiel 1,5 % Fett)

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  Von außen sieht man keine zwei Bestandteile

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  ... genauer betrachtet sieht man die Fetttröpfchen

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  Teilchenmodell dazu - Was ist was?

• Lösungen von Salz oder Kohlendioxid in Wasser sind homogene Gemische, denen man kann nicht erkennenm dass das Waser nicht "rein" ist.

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  Nur am Rand sieht man, dass im Wasser des toten Meeres viel Salz gelöst ist.

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  Die Ionen des Salzes sind im Wasser verteilt.

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  Die Kohlensäurebläschen verlassen aus der Lösung heraus!

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  Die Kohlensäureteilchen sind im Wasser fein verteilt, nur nicht, wenn das Gas ausperlt.

• Wasser und Öl gemischt vermischen sich nicht und man sieht zwei Phasen

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  Das Öl hebt sich deutlich vom Wasser ab.

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  Auf Teilcheneben ist es wie bei Milch, nur sind die Öl-Tropfen größer.

Aufgabe 1 Übe den Begriff und homogen und das Gegenteil heterogen, indem du in einem Quiz jeweils bei einem Teilchenmodellbild entscheidest, ob man zwei Phasen erkennen kann oder nicht. → Zuordnungs Quiz

Experimente zum Mischen von Öl und Wasser

Hinweis: Öl ist eine recht zähflüssige Flüssigkeit, was die Nutzung mit einigen Geräten recht unpraktisch macht. Daher wird bei einigen Experimenten das Öl durch etwas ersetzt, was sich wie Öl verhält, aber dünnflüssiger ist.

Aufgabe 2 Macht euch Notizen zu den Experimenten entsprechend der Anweisungen, die jeweils bei den einzelnen Experimenten zu finden sind. Es ist Hausaufgabe, dies ordentlich ins Heft zu notieren. Die Nummern der Experimente sind egal, wichtiger ist die Überschrift!

VERSUCH: 1. Tröpfchen Wasser auf Öl und umgekehrt Materialien: Spritzflasche mit Wasser, Flasche mit Öl und Pipette, zwei Petrischalen, Papier zum Reinigen der Petrischalen Aufbau/Durchführung: In die Petrischalen wird einmal etwas von dem Olivenöl und einmal etwas Wasser gegeben, so dass die Schicht 1 cm hoch ist. Dann wird jeweils ein oder zwei Tropfen der anderen Flüssigkeit in die Petrischale gegeben. Aufgabe: Betrachtet genau, was mit dem Tropfen passiert. Skizziert es euch, wo der Tropfen ist, welche Form er nach kurzer Zeit hat usw. Beschreibt die Beobachtung mit Worten. Statt einer Skizze können auch Fotos gemacht werden, bei der man aber sehr gut den Unterschied sehen muss, damit es sich lohnt. Druckt euch dann die Bilder für euer Heft aus (angemessene Größe) und klebt sie zu euer wörtlichen Beschreibung. Entsorgung: Beim Reinigen darf kein Spülmittel verwendet werden, da das die Experimente der nächsten Gruppen verfälschen! Die Inhalt der Gefäße werden einfach weggegossen und ein wenig mit Wasser ausgespült. Anschließend mit Papier trocken gerieben.

VERSUCH: 2. Ablenkung durch den Luftballon? Sicherheitsinformationen für Experimente ACHTUNG! Es werden entzündbare Stoffe genutzt. Zündquellen fernhalten! GEFAHR! Es werden gesundheitsge-fährdende oder giftige Stoffe genutzt. Schutzmaßnahmen treffen! ACHTUNG! Es werden reizende oder sensibilisierende Stoffe genutzt. Schutz-Massnahmen treffen! ACHTUNG! Es werden Gewässer gefährdende Stoffe genutzt. Nicht in den Ausguss gießen!! Materialien: Das Experiment ist schon vorbereitet. Falls die Gruppe vor euch vergessen hat, die Flüssigkeiten zurück in die Büretten zu gießen, dann macht dies und nutzt die kleinen Trichter dazu, die auf den Bürtten bleiben sollen. Natürlich sollte der Hahn unten geschlossen sein (steht quer). Außerdem ein aufgeblasener Lauftballon. Aufbau/Durchführung: Der Luftballon dient hier dazu, eine Ladung durch Reiben an einem Pulli/T-Shirt zu erzeugen. Das funktioniert am besten an Kunstfasern, geht aber auch mit Baumwoll-T-Shirts. Ob ihr eine Ladung habt, könnt ihr an frisch gewaschenen, nicht zu kurzen Haaren ausprobieren. Nachdem der Ballon aufgeladen wurde öffnet ihr bei einer der Büretten unten den Hahn und lasst einen feinen Flüssigkeitesstrahl heraus. Dieser sollte zunächst in das jeweilige Becherglas gelangen! Lasst euch nicht zu viel Zeit, damit nicht die ganze Flüssigkeit herausgelaufen ist! Haltet dann den gerade erst aufgeladenen Ballon neben den Flüssigkeitsstrahl ohne ihn zu berühren. Aufgabe: Haltet in einer kurzen Skizze mit einer Beschreibung das Ergebnis des Experimentes unter der Überschrift "Ablenkung eines Wasserstrahls" im Heft fest. Entsorgung: Die herausgelaufenen Flüssigkeiten werden wieder in die jeweiligen Büretten eingefüllt. Dazu könnt ihr die Büretten auf den Boden stellen, damit man leichter an die Öffnung kommt. Die Bechergläser müssen nicht gereinigt werden. Falls in der Bürette mit dem Wasser zu wenig Wasser enthalten ist, einfach mit Wasser aus dem Wasserhahn nachfüllen, indem ihr euch mit dem Becherglas etwas holt. Nutzt die Trichter, damit nichts daneben geht!

VERSUCH: 3. Was ist in was löslich? Sicherheitsinformationen für Experimente ACHTUNG! Es werden entzündbare Stoffe genutzt. Zündquellen fernhalten! GEFAHR! Es werden gesundheitsge-fährdende oder giftige Stoffe genutzt. Schutzmaßnahmen treffen! ACHTUNG! Es werden reizende oder sensibilisierende Stoffe genutzt. Schutz-Massnahmen treffen! ACHTUNG! Es werden Gewässer gefährdende Stoffe genutzt. Nicht in den Ausguss gießen!! Materialien: Reagenzglasständer mit 6 Reagenzgläser, 6 Gummistopfen, wasserlöslicher Folienstift, Spritzflasche mit destlilliertem Wasser, 1-Pentanol, Heptan, Ethanol, Papier zum Reinigen der Stopfen Aufbau/Durchführung: Ihr sollt untersuchen, wie gut sich die vier vorhandenen Chemikalien miteinander mischen. Diese 6 Mischversuche führt ihr in jeweils einem Reagenzglas durch. Beschriftet dazu die Reagenzgläser und haltet die verschiedenen Gemische darauf fest, damit ihr nicht den Überblick verliert. Gebt jeweils 1-2 cm der zwei Flüssigkeiten zusammen in das Reagenzglas, verschließt mit einem Stopfen und schüttelt ein wenig, um besser zu mischen. Lasst den Stopfen dann auf dem Reagenzglas und bereitet die nächste Mischung vor. Aufgabe: Nachdem ihr alle Gemische hergestellt habt, haltet das Ergebnis unter der Überschrift "Mischversuche von Wasser mit verschiedenen Lösungsmitteln" fest, indem ihr eine Tabelle folgendermaßen anlegt. Notiert ein "+" , wenn die Stoffe sich miteinander so vermischen, dass man nur noch eine Phase sieht, notiert ein "-", wenn man sieht, dass sie sich nicht mischen lassen und sich zwei Phasen gebildet haben. Entsorgung: Die Gemische werden in dem "Abfall-Becherglas" vorne am Lehrertisch gesammelt. Die Reagenzgläser werden nach dem Ausleeren in die Schüssel auf dem Lehrertisch eglegt, damit sie später gereinigt werden. Die Stopfen werden mit Papier abgewischt.

VERSUCH: 4. Computer-Experiment: Simulation eines Wasser und Öl Gemisch Aufbau/Durchführung: Öffne das Programm "SimChemistry" (siehe ....) und von dort aus die Datei "Wasser-Öl-Simulation", das im Verzeichnis "i" zu finden ist. Entsorgung: Schließt das Fenster mit der von euch verwendeten Simulation. Aufgabe: Die blauen Teilchen sind die Wasser-Moleküle, sie haben fest definierte Eigenschaften. Die gelben Teilchen stehen für Teilchen von Öl oder anderen Lösungsmittel. Bei diesen Teilchen kannst du zwei Einstellungen vornehmen. Wie stark ziehen sich die gelben Teilchen untereinander an. Wie stark ziehen sich Wasser und Öl-Teilchen an. Verändert die Einstellungen und wartet kurze Zeit, was sich verändert. Sucht verschiedene Einstellungen, bei denen sich die Teilchen mischen bzw. auftrennen. Skizziert dies im Heft und haltet dazu fest, welche Einstellungen vorliegen.

Aufgabe 3 Informiere dich über die Schmelz- und Siedetemperaturen der beteiligen Stoffe an den Experimenten. Halte die Werte in einer Tabelle fest. Dies wird später gebraucht. Vielleicht fällt dir aber schon etwas auf!?

Lösungsmittel unter der Lupe

Öle sind recht komplizierte Verbindungen und haben große Moleküle. Sie zu beachten und zu verstehen, warum Wasser und Öl so unterschiedlich sind, lenkt von dem eigentlichen Problem ab. Wir beachten daher eine Gruppe von Verbindungen, die sich gut mit Öl vermischen und daher ähnliche Eigenschaften haben. Im Gegensatz zum sind die Moleküle aber recht einfach aufgebaut.

Alkane - gesättigte Kohlenwasserstoff

Kohlenwasserstoffe sind Verbindungen, deren Moleküle nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen. Der einfachste Vertreter ist das Methan.

Als Alkane bezeichnet man Kohlenwasserstoffe, bei denen sich die Atome immer nur jeweils ein Elektronenpaar teilen, dass sie zusammenhalten (Einfachbindung). Dagegen haben die Kohlenstoffatome bei Alkene auch mal vier gemeinsame Elektronen, sie haben Doppelbindungen. Methan in verschiedenen Darstellungen Kugelmodell, wie die Atomehüllen überlappen Wie die Elektronenpaare zwischen den Atomen angeordnet sind Elektronenpaare als Striche gezeichnet (Lewisschreibweise) Das einfachste Alken Ethen in verschiedenen Darstellungen Kugelmodell, wie die Atomehüllen überlappen Wie die Elektronenpaare zwischen den Atomen angeordnet sind Elektronenpaare als Striche gezeichnet (Lewisschreibweise)

Aufgabe 4 Informiere dich im Buch über die Alkane. Halte unter der Überschrift "Alkane" im Heft wichtige Informationen fest. Beachte dabei die Aufgabe 4, damit du weißt, was du da machen musst. Im Buch zu lesen: Zum Thema Alkane findest du in unserem Buch Informationen auf den Seiten 292-295.

Aufgabe 5 Halte im Heft unter der Überschrift Homologe Reihe Alkane, die ersten 10 Alkane tabellarisch fest. Suche auch nach ihren Siedetemperaturen und halte sie in der letzten Spalte fest Lerne die Namen und die Formeln auswendig. Tipp: Es gibt eine allgemeine Formel für Alkane CnH2n+2.

Namen	Summenformeln	Lewissschreibweise	Siedetemperatur
Methan	$CH_4$		-161°C
Ethan	...	...	...
...	...	...	...

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Aufgabe 6 Übe die Namen und Formeln der ersten Alkane mit Hilfe der zwei Quizze: Paare von Namen und Kugel-Stock-Modell zuordnen Ordne den Namen die Summenformeln und Lewisschreibweisen zu

Verzweigt und verzwickt?

Die Struktur (also wie die Atome aneinander hängen) bei den Alkanen scheint verhältnismäßig einfach und klar, aber ab 4 Kohlenstoffatomen taucht ein kleines Problem auf. Das sollst du mit Hilfe des Molekülbaukastens genauer erkunden.

Ein Molekülbaukasten dient im Chemieunterricht zur Veranschaulichung von Molekülverbindungen. Die verschiedenen Atome werden dabei durch verschiedenfarbige Kunststoffkugeln dargestellt, die mit Hilfe von Verbindungsstücken zusammengestckt werden können.

Aufgabe 7 Baue mit dem Molekülbaukasten die folgenden einfachen Moleküle nach: C2H6, H2O, NH3,

Aufgabe 8a Schauen dir die Kugeln der folgenden Elemente einmal genauer an: Kohlenstoff (schwarz), Sauerstoff (rot), Wasserstoff (weiß), Stickstoff (blau), Chlor (grün) Wenn nicht kaputt (was leider passieren kann, deshalb vorsichtig damit umgehen), hat jede Atomsorte eine bestimmte Anzahl an Steck-Anschlüssen. Halte dir die Anzahl in einer Tabelle fest. Nimm das Periodensystem an die Hand (Buch, kopierter Zettel, Wand) und suche nach Informationen zu der Elektronenverteilung, die die Anzahl an der Anschlüße erklären kann.

Aufgabe 8b In einer anderen Baukasten-Variante sind auch Schwefelatome enthalten. Vergleiche deine Ergebnisse aus Aufgabe 7a mit dem, was du beim Schwefelatom siehst. Wie ist das erklärbar?

Aufgabe 9 Nimm dir die zweimal die Atome, die du zum Bauen von Butan brauchst (also 4xC und 10xH mit entsprechenden Bindungen). Finde zwei Möglichkeiten, wie man diese 14 Atome unterschiedlichen zusammenbauen kann. Skizziere die zwei Möglichkeiten als Lewisschreibweise im Heft unter der Überschrift "Isomere von Butan"

Was macht den Unterschied zwischen einem Wasser und einem Methan-Molekül?

Wie wir schon bei den Siedetemperatur gesehen haben, hat Wasser im Vergleich zu Methan eine sehr viel höhere Temperatur, die sich nicht mit dem Gewicht erklären lässt. Die Experimente haben ja auch gezeigt, dass Wasser-Moleküle sich anziehen müssen. Ionen können allerdings nicht vorliegen, denn sonst wäre Wasser eher eine feste Verbindung. Woher die hohe Siedtemperatur kommt wollen wir nun erklären.

Die folgenden Bilder zeigt spezielle Ansichten von einem Wasser- und einen Methan-Molekül. Dabei wird die Verteilung der Elektronen in den Hüllen der Atome angezeigt. Wobei mit den Farben gezeigt wird, ob ein relativer Elektronenmangel oder -überschuss herrscht.

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  Die Elektronen sind beim Methan so verteilt, dass es keinen Überschuß gibt. Das Molekül ist nach außen hin neutral.

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  Beim Wasser sieht man aufgrund der roten Farbe einen Elektronenüberschuss beim Sauertoffatom, dagegen bei den Wasserstoffatomen eine Mangel.

Um es noch mal zu betonen: hier hat keine echte Ionisierung stattgefunden! Durch eine ungleiche Verteilung der Elektronen

Um die Verteilung der Elektronen erklären zu können, wollen wir an einer Schalenmodelldarstellung vom Methan noch einmal erklären, wie die Atombindung zustande kommt.

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  Die äußersten Schalen des Kohlenstoffatoms überlappen mit den Schalen der Wasserstoffatome. Sie teilen sich so Elektronen, um den Edelgaszustand zu erreichen.

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  Der Zusammenhalt kommt dadurch zustande, dass die Atomkerne die gemeinsamen Elektronen anziehen.

Die Anziehung der Bindungselektronen ist bei den verschiedenen Atome unterschiedlich stark. Die Anziehung hängt ab von der Atomgröße der Ladung des Kerns.

Diese Anziehung kann man experimentell bestimmen und dass hat zu eine Liste von Zahlen geführt, den sogenannten Elektronegativitäten.

Die Elektronegativität ist ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms, die Bindungs-Elektronen an sich zu ziehen. Üblicherweise findet man die Elektronegativitäten im Periodensystem, wie zum Beispiel hier, wo man auch ein farbiges Periodensystems herunterladen kann, um es sich auszudrucken.

Allred-Rochow-Werte der Elektronegativität im Periodensystem der Elemente

IUPAC-Gruppe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Periode

1

H 2,20

He

2

Li 0,97

Be 1,47

B 2,01

C 2,50

N 3,07

O 3,50

F 4,17

Ne

3

Na 1,01

Mg 1,23

Al 1,47

Si 1,74

P 2,06

S 2,44

Cl 2,83

Ar

4

K 0,91

Ca 1,04

Sc 1,20

Ti 1,32

V 1,45

Cr 1,56

Mn 1,60

Fe 1,64

Co 1,70

Ni 1,75

Cu 1,75

Zn 1,66

Ga 1,82

Ge 2,02

As 2,20

Se 2,48

Br 2,74

Kr

5

Rb 0,89

Sr 0,99

Y 1,11

Zr 1,22

Nb 1,23

Mo 1,30

Tc 1,36

Ru 1,42

Rh 1,45

Pd 1,30

Ag 1,42

Cd 1,46

In 1,49

Sn 1,72

Sb 1,82

Te 2,01

I 2,21

Xe

6

Cs 0,86

Ba 0,97

La 1,10

Hf 1,23

Ta 1,33

W 1,40

Re 1,46

Os 1,52

Ir 1,55

Pt 1,44

Au 1,42

Hg 1,44

Tl 1,44

Pb 1,55

Bi 1,67

Po 1,76

At 1,96

Rn

7

Fr 0,86

Ra 0,97

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

Aufgabe 10 Suche für die Atome, die beim Wasser und beim Methan vorkommen, die Elektronegativitätswerte heraus und notiere sie dir so: EN(H) = ... ... usw.

Aufgabe 10 Markiere hier bei dem Wasser- und bei dem Methanmolekül, zu welchen Kern die Bindungselektronen (also die Striche zwischen den Atomen) gezogen werden. Male dazu auf die Bindungsstriche Pfeile.

Ein Dipol ...