Metallgewinnung durch Elektrolyse: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Chemie digital
Wechseln zu: Navigation, Suche
(Eigenschaften von Ionen)
Zeile 38: Zeile 38:
 
</popup>
 
</popup>
 
}}
 
}}
 
[[Datei:Stromfluss 03.gif]]
 
  
[[Datei:Stromfluss 04.gif]]
 
  
[[Datei:Stromfluss 05.gif]]
 
  
[[Datei:Stromfluss 06.gif]]
 
  
 +
== Was passiert bei einer Elektrolyse? ==
  
  
  
 +
== Eigenschaften von Ionen ==
  
  
=== Übungen zur Elektrolyse ===
+
{{AufgabeNr|XX|Als kleine Wiederholung ... im versteckten Bild sieht man zwei verschiedene Arten von Stoffe. Stelle Vermutung über die Eigenschaften der Stoffe an.
  
 +
<popup>
 +
Die kleine Kügelchen sind in beiden Fällen, die schon bekannten, aus der vorherigen Simulation! Was waren sie nämlich?
 +
 +
<center>[[Datei:Stromfluss 02.gif]]</center>
 +
</popup>
 +
}}
  
 +
 +
<center>[[Datei:Otterquell Mineralwasser.png]]</center>
 +
 +
{{AufgabeNr|XX|[[Datei:Übungstabelle Anzahl Elementarteilchen.png|200px|right]]
 +
Bestimme zu den Ionen aus dem Mineralwasser und ein paar weiteren Ionen jeweils die Anzahl der Protonen und Elektronen.
 +
 +
* Nutze dazu auch die Fachbegriffe wie Ordnungszahl, Elektronen, Elementarteilchen, usw.
 +
* Warum wird eigentlich nur die Anzahl der Elektronen verändert?
 +
 +
 +
[http://wikis.zum.de/chemie-digital/images/1/18/%C3%9Cbungstabelle_Anzahl_Elementarteilchen.png Download] des Arbeitsblattes.
 +
}}
 +
 +
=== Übungen zur Elektrolyse ===
  
 
{{AufgabeNr|XX|
 
{{AufgabeNr|XX|
Zeile 70: Zeile 87:
 
{{Zitat_wpde|Ein intensives Erkundungsprogramm hat weitere Ressourcen in Höhe von 2,3 Milliarden Tonnen Erz mit einem Kupfergehalt von 0,81 Gew.% bis zu einer Teufe von 1.800 m unterhalb des Tagebaus nachgewiesen.|Chuquicamata#F.C3.B6rderung|11.1.2014}}
 
{{Zitat_wpde|Ein intensives Erkundungsprogramm hat weitere Ressourcen in Höhe von 2,3 Milliarden Tonnen Erz mit einem Kupfergehalt von 0,81 Gew.% bis zu einer Teufe von 1.800 m unterhalb des Tagebaus nachgewiesen.|Chuquicamata#F.C3.B6rderung|11.1.2014}}
 
}}
 
}}
 
== Was passiert bei einer Elektrolyse? (1) - Physikalische Hintergründe ==
 
  
  
 
== Mineralien bestehen aus Ionen ==
 
== Mineralien bestehen aus Ionen ==
  
 +
Das erste Mal haben wir Ionen auf dem Etikett von Mineralwasser gesehen. Wie kommen eigentlich die Ionen ins Mineralwasser?
  
== Was passiert bei einer Elektrolyse? (2) - Chemische Abläufe ==
+
Bei  Mineralwasser handelt es sich ja um eine Art Grundwasser, das natürlich auch mit Gestein in Kontakt gekommen ist. Da auch Gesteine nichts anderes sind als Vermischungen von Mineralien (= Salze bzw. salzartige Verbindungen), stammen die  Ionen also aus den Salzen, die sich im Wasser gelöst haben. Hier mal einige  (einfache) Salze. Die Namen sollten euch bekannt sein:
  
 +
<center>
 +
<Gallery heights="200" widths="170">
 +
Bild:Several corundum crystals.jpg|'''Korund'''<br />= Dialuminiumtrioxid<br />= Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
 +
Bild:Halit-Kristalle.jpg|'''Steinsalz'''<br />= Natriumchlorid<br />= NaCl
 +
Bild:Cubicpyrite.jpg|'''Pyrit'''<br />= Eisendisulfid<br />=FeS<sub>2</sub>
 +
Bild:Magnetit.jpg| '''Magnetit'''<br />= Trieisentetraoxid<br />= Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>
 +
</Gallery>
 +
</center>
  
== Eigenschaften von Ionen ==
+
Auch sogenannte Gesteinsarten, die nicht so hübsch aussehen, enthalten Mineralien, nur eben vermischt.
  
 +
{{Zitat_wpde|Als Gestein bezeichnet man eine feste, natürlich auftretende, in der Regel mikroskopisch heterogene Vereinigung von Mineralen, Gesteinsbruchstücken, Gläsern oder Rückständen von Organismen.|Gestein|3.4.2014}}
  
{{AufgabeNr|XX|Als kleine Wiederholung ... im versteckten Bild sieht man zwei verschiedene Arten von Stoffe. Stelle Vermutung über die Eigenschaften der Stoffe an.
+
Hier zwei Beispiele: 
 +
<center>
 +
<Gallery heights="200" widths="170">
 +
Bild:French granite.jpg|'''Granit''' ist ein bekanntes Gestein, bei dem  man gut erkennen kann, das aus den Mineralien ...
 +
Bild:Feldspat-Kristall.jpg|'''Feldspat''',
 +
Bild:Quartz Brésil.jpg|'''Quarz'''<br />= Eisendisulfid<br />=FeS<sub>2</sub>
 +
Bild:Orthoclase-Biotite-249237.jpg| und '''Glimmer''' (hier der schwarze Glimmer "Biotit") besteht.</Gallery>
 +
</center>
 +
<center>
 +
<Gallery heights="200" widths="170">
 +
Bild:CIPOLLINO.jpg|'''Marmor''' ist sicher auch gut bekannt, nur sieht man da nicht so gut, das es aus ...
 +
Bild:Calcite jaune.jpg|'''Calcit''',
 +
Bild:Dolomite-Magnésite- Navarre.jpg|'''Dolomit'''
 +
Bild:File:Aragonite-Sulphur-35879.jpg| oder '''Aragonit''' besteht.</Gallery>
 +
</center>
  
<popup>
 
Die kleine Kügelchen sind in beiden Fällen, die schon bekannten, aus der vorherigen Simulation! Was waren sie nämlich?
 
 
<center>[[Datei:Stromfluss 02.gif]]</center>
 
</popup>
 
}}
 
  
 +
Allerdings sind nicht alle Verbindungen, die ihr schon kennengelernt habt, Salze. So ist Wasser keines. Man sollte sich merken:
  
<center>[[Datei:Otterquell Mineralwasser.png]]</center>
 
  
{{AufgabeNr|XX|[[Datei:Übungstabelle Anzahl Elementarteilchen.png|200px|right]]
+
{{Kurzregel|'''Salze bzw. salzartige Verbindungen''' entstehen aus der Reaktion von '''Metallen''' und '''Nichtmetallen'''. Somit enthalten sie meist Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen. }}
Bestimme zu den Ionen aus dem Mineralwasser und ein paar weiteren Ionen jeweils die Anzahl der Protonen und Elektronen.  
+
::''Neben Ionen aus einzelnen Atomen gibt es auch Ionen, die aus mehreren Atomen zusammen gesetzt sind, wie auf dem Mineralwasseretikett das Sulfat- oder das Hydrogencarbonat-Ion. Es gibt auch das Ammonium-Ion NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, dass statt eines Metall-Ions enthalten sein kann.''
  
* Nutze dazu auch die Fachbegriffe wie Ordnungszahl, Elektronen, Elementarteilchen, usw.
 
* Warum wird eigentlich nur die Anzahl der Elektronen verändert?
 
 
 
[http://wikis.zum.de/chemie-digital/images/1/18/%C3%9Cbungstabelle_Anzahl_Elementarteilchen.png Download] des Arbeitsblattes.
 
}}
 
  
 
[[Kategorie:Animiertes GIF]][[Kategorie:Strom]][[Kategorie:Elektrolyse]][[Kategorie:Ionen]][[Kategorie:Atom-Modell]][[Kategorie:Kern-Hülle-Modell]][[Kategorie:Ionenverbindungen]]
 
[[Kategorie:Animiertes GIF]][[Kategorie:Strom]][[Kategorie:Elektrolyse]][[Kategorie:Ionen]][[Kategorie:Atom-Modell]][[Kategorie:Kern-Hülle-Modell]][[Kategorie:Ionenverbindungen]]

Version vom 3. April 2014, 16:33 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Schüler-Experiment: Elektrolyse einer Kupferbromid-Lösung

Eine Elektrolyse die Zerlegung eines Stoffes mit Hilfe von Strom.


Versuche.png
VERSUCH:

Führe die Elektrolyse von Kupferiodid durch. ....

Hier ein Zeitraffer-Video der Elektrolyse von Zinkbromid.

Was ist eigentlich elektrischer Strom und wie wirkt er sich aus?

Der Strom, den man zur Elektrolyse verwendet, ist hier von entscheidender Bedeutung. Nur wenn du weißt, was elektrischer Strom ist, kannst du die Vorgänge, die bei der Elektrolyse passieren, verstehen. Normalerweise ist das Fach Physik der eigentlich "Ansprechpartner" in Sachen Strom. Aber dies wird erst in der Physik in Klasse 10 behandelt und so arbeiten wir ein wenig vor!


Nuvola apps korganizer.png   Aufgabe XX

Was ist elektrischer Strom? Schau die die folgende Animation an, bei der du einen einfachen und kleinen Stromkreislauf hast. Überlege zuerst einmal, was auf dem Bild alles zu sehen ist und beschrifte diese auf diesem Arbeitsblatt.


Stromfluss 01.gif
Nuvola apps korganizer.png   Aufgabe XX

Nun ein paar Fragen: Klappe den folgenden Bereich auf und kreuze die Antwort an, die deiner Meinung nach am besten als Antwort passen.



Was passiert bei einer Elektrolyse?

Eigenschaften von Ionen

Nuvola apps korganizer.png   Aufgabe XX

Als kleine Wiederholung ... im versteckten Bild sieht man zwei verschiedene Arten von Stoffe. Stelle Vermutung über die Eigenschaften der Stoffe an.


Otterquell Mineralwasser.png
Nuvola apps korganizer.png   Aufgabe XX
Übungstabelle Anzahl Elementarteilchen.png

Bestimme zu den Ionen aus dem Mineralwasser und ein paar weiteren Ionen jeweils die Anzahl der Protonen und Elektronen.

  • Nutze dazu auch die Fachbegriffe wie Ordnungszahl, Elektronen, Elementarteilchen, usw.
  • Warum wird eigentlich nur die Anzahl der Elektronen verändert?


Download des Arbeitsblattes.


Übungen zur Elektrolyse

Nuvola apps korganizer.png   Aufgabe XX

Aufstellen von Reaktionsgleichungen: Schreibe für die folgenden Elektrolyse-Vorgänge die Reaktionsgleichung auf.

Denke an die Reihenfolge: 1.) das Reaktionsschema aufschreiben und dann erst 2.) in Symbolschreibweise übertragen.
  • ...


Nuvola apps korganizer.png   Aufgabe XX
  1. Wieviel kg Kupfer kann man aus XX t ??? (irgend einen systematischen Namen nennen) gewinnen.
  2. Wieviel kg Eisen kann man aus ...
  3. Wieviel kg Aluminium kann man aus ...
  4. Wieviel Kupfer kann laut dem Wikipedia-Artikel (Zitat unten) noch aus dem neuen Abschnitt der Kupfermine in Link zu einer deutschen Wikipedia-Seite Chuquicamata  gewonnen werden?
Ein intensives Erkundungsprogramm hat weitere Ressourcen in Höhe von 2,3 Milliarden Tonnen Erz mit einem Kupfergehalt von 0,81 Gew.% bis zu einer Teufe von 1.800 m unterhalb des Tagebaus nachgewiesen.

Wikipedia-logo.png Chuquicamata#F.C3.B6rderung, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 11.1.2014 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.


Mineralien bestehen aus Ionen

Das erste Mal haben wir Ionen auf dem Etikett von Mineralwasser gesehen. Wie kommen eigentlich die Ionen ins Mineralwasser?

Bei Mineralwasser handelt es sich ja um eine Art Grundwasser, das natürlich auch mit Gestein in Kontakt gekommen ist. Da auch Gesteine nichts anderes sind als Vermischungen von Mineralien (= Salze bzw. salzartige Verbindungen), stammen die Ionen also aus den Salzen, die sich im Wasser gelöst haben. Hier mal einige (einfache) Salze. Die Namen sollten euch bekannt sein:

Auch sogenannte Gesteinsarten, die nicht so hübsch aussehen, enthalten Mineralien, nur eben vermischt.

Als Gestein bezeichnet man eine feste, natürlich auftretende, in der Regel mikroskopisch heterogene Vereinigung von Mineralen, Gesteinsbruchstücken, Gläsern oder Rückständen von Organismen.

Wikipedia-logo.png Gestein, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 3.4.2014 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Hier zwei Beispiele:


Allerdings sind nicht alle Verbindungen, die ihr schon kennengelernt habt, Salze. So ist Wasser keines. Man sollte sich merken:


Salze bzw. salzartige Verbindungen entstehen aus der Reaktion von Metallen und Nichtmetallen. Somit enthalten sie meist Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen.
Neben Ionen aus einzelnen Atomen gibt es auch Ionen, die aus mehreren Atomen zusammen gesetzt sind, wie auf dem Mineralwasseretikett das Sulfat- oder das Hydrogencarbonat-Ion. Es gibt auch das Ammonium-Ion NH4+, dass statt eines Metall-Ions enthalten sein kann.