- 8. und 9. Jahrgangsstufe -
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 1
Hierarchien der Grundwissensbegriffe: Bereich Stoffe
+
+
+
+
- -
-
-
-
-
-
Stoffe
Reinstoffe Stoffgemische
Verbindungen Elemente Homogene Gemische Heterogene Gemische
Molekulare
Stoffe Salze Metalle Nichtmetalle
Molekülgitter
z.B. Wasser
Ionengitter z.B. Natriumchlorid
Metallgitter
z.B. Magnesi-
um
Molekülgitter
z.B. Iod
Atomgitter
z.B. Edelgase
+
+
+
+
- -
-
-
-
-
-
Legierung
Lösung
Gasgemisch
Gemenge Feststoffgemisch
Suspension
Emulsion
Nebel/Schaum
Rauch
Alles 8
Trennmethoden siehe Chemieheft
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 2
Reinstoff
Reinstoffe haben bei gleichen Bedingungen (Temperatur, Druck) bestimmte qualitative und quantitative Eigenschaften (z.B. Farbe, Geruch, Geschmack, Ag-gregatzustand, Schmelz- und Siedetemperatur, Dichte).
Phase Einen einheitlich aussehenden Bereich einer Stoffportion nennt man Phase.
heterogenes Gemisch mehrphasiges, d. h. uneinheitlich aussehendes Gemisch
homogenes Gemisch einphasiges, d. h. einheitlich aus-sehendes Gemisch
Element: Ein Element lässt sich nicht weiter zerlegen.
Verbindung Eine Verbindung ist ein Reinstoff, der sich in Elemente zerlegen lässt.
Gitter
Die regelmäßige Anordnung von Teilchen in einem Feststoff be-zeichnet man als Gitter. Man unterscheidet:
Atomgitter
Molekülgitter
Ionengitter
Metallgitter
Salze Salze sind Verbindungen, die aus Metallkationen und Nichtmetallan-ionen bestehen.
Grundwissensbegriffe Bereich: Stoffe
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 3
Metalle
Metalle zeigen typische Eigenschaften:
Glanz
Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität
Verformbarkeit
Metall-Atome sind Elektronen-donatoren
Nichtmetalle
Nichtmetalle sind i. d. R. Nichtleiter
Nichtmetall-Atome sind Elektro-nenakzeptoren
wichtige Begriffe aus dem Bereich: Stoffe Grundwissensbegriffe Bereich: Stoffe
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 4
Hierarchien der Grundwissensbegriffe: Bereich Teilchen
Teilchen
Atome Moleküle Ionen
Atomkern Atomhülle/
Elektronenhülle
Polares Molekül/
Dipolmolekül
Unpolares Molekül Kationen Anionen
Protonen Neutronen Elektronen
8 8 8
8 8
8 8 8
8 8 9 9
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 5
Atom
Das Atom ist das kleinste Teil-chen eines Elements. Die Elektronen bilden die Atom-hülle, die Protonen und Neutro-nen den Atomkern.
Verhältnisformel
Die Verhältnisformel gibt das Zahlenverhältnis der Teilchen (Ionen) in der Verbindung an.
Beispiele: Cu2S, NaCl,
Molekül
Moleküle sind Atomverbände, diese bestehen
bei Elementen aus gleich-artigen Atomen
bei Verbindungen aus ver-schiedenartigen Atomen
Molekülformel =
Summenformel
Die Molekülformel gibt an, wie viele Atome jeweils in einem Mo-lekül vorhanden sind.
Beispiel: H2O
Ionen
Ionen sind elektrisch geladene Atome („einfache“ Atomionen) bzw. Moleküle („zusammenge-setzte“ Molekülionen).
Kationen positiv geladene Ionen
Anionen negativ geladene Ionen Periodensystem
Iim PSE sind alle bekannten Atomarten nach steigender Protonenzahl (=Ordnungszahl) und chemischen Eigenschaften angeordnet. Gruppen (senkrecht) = Anzahl der Au-ßenelektronen Periode (waagrecht) = Hauptenergiestufe/ Hauptenergieniveau = n
Grundwissensbegriffe Bereich: Teilchen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 6
Elementarteilchen
„Bausteine“ der kleinesten Teil-chen (Atome, Ionen). In der Chemie entscheidend sind Protonen, Elektronen und Neut-ronen
Nukleonen
Elementarteilchen, die im Atom-kern vorkommen: Protonen und Neutronen
Proton
einfach positiv geladenes Ele-mentarteilchen;
Vorkommen: im Atomkern
Abkürzung: p+
Elektron
einfach negativ geladenes Ele-mentarteilchen;
Vorkommen: in der Atomhülle Abkürzung: e–
Neutronen
ungeladenes Elementarteilchen;
Vorkommen: im Atomkern
Abkürzung: n (nicht zu verwech-seln mit Hauptenergieniveau!)
Grundwissensbegriffe Bereich: Teilchen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 7
Energiestufenmodell der
Atomhülle
Die Atomhülle ist in Energiestufen gegliedert. Die Energieniveaus werden mit n = 1,2,3,...,7 gekennzeichnet. Die maximale Elektronenzahl pro Energieniveau beträgt 2n2.
Edelgasregel
= Oktettregel
Atome können durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen in ihren Atomhüllen die gleiche An-zahl und Anordnung von Elektro-nen wie die Edelgas-Atome errei-chen. Man spricht dann von Edelgaskonfiguration.
Valenzschreibweise
Die Valenzschreibweise gibt die Anordnung der Valenzelektronen wieder. Dabei werden die Positio-nen um das Elementsymbol erst einfach, dann doppelt besetzt
( wird zu ).
Valenzstrichformel
(als Strukturformel)
Valenzstrichformeln enthalten Stri-che zur Symbolisierung bindender und nicht bindender Elektronen-paare.
Beispiel:
Elektronegativität EN
Die Elektronegativität ist die Ei-genschaft der Atome, Bindungs-elektronen innerhalb einer kova-lenten Bindung zu sich heranzu-ziehen. Die Atombindung ist um so polarer, je größer die Elektro-
negativitätsdifferenz EN ist.
unpolares Molekül
Fallen die Schwerpunkte der po-sitiven und negativen Teil-ladungen eines Moleküls zusam-men, so liegt ein unpolares Mole-kül vor.
Beispiele: Methan- und Kohlen-stofftetrachlorid-Molekül
Polares Molekül
= Dipolmolekül
Fallen der positive und der nega-tive Ladungsschwerpunkt in ei-nem Molekül einer Verbindung nicht zusammen, so liegt ein Di-pol-Molekül vor.
Beispiele: Wasserstoffchlorid-, Wasser- und Ammoniak-Molekül
H H
O
Grundwissensbegriffe Bereich: Teilchen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 8
Hierarchien der Grundwissensbegriffe: Bereich Reaktionen
Chemische Reaktion
Analyse Umsetzung Synthese
Bei Salzen Bei Molekülen
Elektrolyse Homolyse Heterolyse Protolyse Fällungsreak-
tionen
Redoxreakti-
onen Ionenbildung
Molekülbil-
dung
Oxidation Reduktion
Reduktions-
mittel
Oxidations-
mittel Base Säure
Saure Lösung basische
Lösung
8
8
8
8 8 9 9
9
9
9 9
9 9 9 9
9 9
9 9
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 9
Chemische Reaktion:
Kennzeichen:
Stoffänderung: Produkte zeigen andere Eigenschaften als Edukte z.B. Farbe, Siedepunkt
Energieumsatz: Es muss entwe-der Energie zugeführt werden, um die Reaktion zu starten oder in Gang zu halten oder es wird Energie abgegeben/frei
Analyse
Bei der Analyse entstehen aus einem Edukt zwei oder mehrere Produkte (Zerlegung).
Synthese
Bei der Synthese entsteht aus zwei oder mehr Edukten ein Pro-dukt (das dann eine Verbindung darstellt).
Umsetzung
(Umlagerung)
Die Umsetzung ist eine Kopp-lung von Analyse und Synthese, d. h. bei der Umsetzung entste-hen aus zwei oder mehr Edukten zwei oder mehr Produkte.
Elektrolyse
Die Elektrolyse ist ein Vorgang, der bei Stromzufuhr abläuft.
Die positiv geladenen Ionen (Katio-nen) werden an der Kathode durch Aufnahme von Elektronen entladen.
Die negativ geladenen Ionen (Anio-nen) werden an der Anode durch Abgabe von Elektronen entladen.
Reaktionsgleichung
Die Reaktionsgleichung gibt an, welche Teilchen in welchem kleinstmöglichem Teilchenanz-ahlverhältnis miteinander reagie-ren bzw. entstehen.
.
Homolyse Gleichwertige (mittige) Spaltung einer Atombindung unter Entste-hung von Radikalen.
Heterolyse Ungleiche Spaltung einer Atom-bindung unter Entstehung von Ionen.
Grundwissensbegriffe Bereich: Reaktionen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 10
Radikale Teilchen mit ungepaarten (sog. freien) Elektronen Oxidation
Die Oxidation ist die Elektronen-abgabe von Teilchen.
Reduktion Die Reduktion ist die Elektronen-aufnahme von Teilchen. Redoxreaktion
Die Redoxreaktion ist der Elekt-ronenübergang zwischen Teil-chen.
Oxidationsmittel Oxidationsmittel sind Elektronen-akzeptoren, z.B. Nichtmetalle-Atome.
Reduktionsmittel Reduktionsmittel sind Elektro-nendonatoren, z.B. Metall-Atome.
Oxidationszahl
= Die Anzahl wirklicher bzw. ange-nommener Ladungen von Teilchen (Sie ergibt sich, wenn man sich das vorliegende Teilchen nur aus „Atom-Ionen“ aufgebaut denkt, wobei man in einem Molekül die Bindungselektro-nen dem jeweils elektronegativeren Partner zu-schlägt.)
Erhöhung der Oxidationszahl: Oxidation Erniedrigung der Oxidationszahl: Reduktion.
Fällungsreaktion
Neukombination von Ionen aus einer wässrigen Lösung durch Bildung eines schwerlöslichen Salzes.
Grundwissensbegriffe Bereich: Reaktionen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 11
Protolyse
Säure-Base-Reaktionen oder Protolysen sind Protonenüber-gänge zwischen Säuren und Ba-sen.
Neutralisation
Die Protolyse zwischen Oxoni-um-Ionen und Hydroxid-Ionen nennt man Neutralisation.
(Brönsted)-Säure
Säuren sind Teilchen, die Proto-nen abgeben: Protonendonatoren Beispiel: Wasserstoffchlorid-Molekül
(Brönsted)- Base
Basen sind Teilchen, die Proto-nen aufnehmen: Protonenakzeptoren Beispiel: Ammoniak-Molekül, Oxid-Ion
Saure Lösung
Saure Lösungen sind Lösungen, die Oxonium-Ionen enthalten. n(H3O
+) > n(OH-)
basische Lösung
= alkalische Lösung
(= Lauge)
Basische Lösungen sind Lösun-gen, die Hydroxid-Ionen enthal-ten. Beispiele: Ammoniak-Wasser, Natronlauge; n(H3O
+) < n(OH-)
Neutrale Lösung
Bei einer neutralen Lösung sind die Stoffmengen der Oxonium- und der Hydroxid-Ionen gleich: n (H3O
+) = n (OH-).
Ampholyt
Ampholyte sind Teilchen, die so-wohl als Säure als auch als Base fungieren können. Beispiel: Wasser-Molekül
Grundwissensbegriffe Bereich: Reaktionen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 12
Titration / Maßanalyse
Quantitatives Verfahren, bei dem die Bestimmung einer unbekannten
Menge eines gelösten Stoffes durch schrittweise Zugabe einer Lösung bekannter Konzentration (Titerlö-sung) bis zur quantitativen Umset-
zung (Äquivalenzpunkt) erfolgt.
Grundwissensbegriffe Bereich: Reaktionen Wichtige Begriffe aus den Bereichen: Reaktionen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 13
Hierarchien der Grundwissensbegriffe: Bereich Wechselwirkungen zwischen Teilchen (chemische Bindung)
Wechselwirkung
zwischen den Teil-
chen und innerhalb
der Teilchen
Starke Wechselwirkungen
= chem. Bindung i. e. S.
Schwache Wechselwir-
kungen
Ionenbindung Metallbindung Atombindung/
kovalente Bindung
zwischenmoleku-
lare Kräfte
(Dipol-Dipol-WW)
Ion-Dipol-WW
Polare Atombin-
dung
Unpolare Atombi-
ndung
Van-der-Waals-
Kräfte
Wasserstoffbrü-
ckenbindung
8
8
8
9 9
9
9 9
9 9
8
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 14
Ionenbindung
Die chemische Bindung, die in Salzen als Anziehungskraft zwi-schen Kationen und Anionen wirkt, wird Ionenbindung ge-nannt.
Metallische Bindung
Die chemische Bindung, die in den Metallen zwischen positiv geladenen Metall-Atomrümpfen und dem Elektronengas wirkt, wird als metallische Bindung be-zeichnet.
Atombindung /
Elektronenpaarbindung
(Kovalente Bindung)
Die Atombindung ist gleichbedeutend mit der Ausbildung eines gemeinsamen Elekt-ronenpaares und wird daher auch als Elekt-ronenpaarbindung bezeichnet. In einer Einfachbindung liegt ein Bindungs-elektronenpaar vor. In einer Doppelbindung liegen zwei und in einer Dreifachbindung liegen drei Bindungselektronenpaare vor.
Bindigkeit
Die Anzahl der Elektronen-paarbindungen, die ein Atom in einem Molekül oder Molekül-Ion ausbildet, ist seine Bindigkeit.
Polare Atombindung
Man nennt eine Elektronen-paarbindung, bei der das Bin-dungselektronenpaar zu einem der beiden gebundenen Atome hin verschoben ist, polare Atom-bindung.
Van-der-Waals-Kräfte
Van-der-Waals-Kräfte sind sehr schwache intermolekulare An-ziehungskräfte. Sie entstehen bei unpolaren Molekülen zwischen induzierten Dipolen.
Wasserstoffbrücken-
bindung
Wasserstoffbrückenbindungen sind in-termolekulare Bindungen, die zwischen dem stark positiv polarisierten Wasser-stoffatom eines Moleküls und einem stark negativ polarisiertem Atom eines zweiten Moleküls zustande kommen.
Hydratation
Die Hydratation ist die Anlage-rung von Wasser-Molekülen um die Teilchen des im Wasser ge-lösten Stoffes.
Grundwissensbegriffe Bereich: Wechselwirkungen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 15
Exotherm
Wird bei einem Vorgang Wärme abgegeben, so bezeichnet man ihn als exotherm. Der Energiegehalt des Systems nimmt ab, weshalb der Betrag ein negatives Vorzeichen erhält.
endotherm
Wird bei einem Vorgang Wärme zugeführt, so bezeichnet man ihn als endotherm. Der Energiegehalt des Systems nimmt zu, weshalb der Betrag ein positives Vorzeichen erhält.
Energiediagramm einer
exothermen Reaktion
Energiediagramm einer
endothermen Reaktion
Aktivierungsenergie
Die zur Auslösung einer chemi-schen Reaktion erforderliche Energie nennt man Aktivierungs-energie.
Katalysator Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzt.
Grundwissensbegriffe Bereich: Energie
Reaktionsverlauf
Magnesium + Kohlenstoffdioxid
Magnesiumoxid +Kohlenstoff
aktivierter Zustand
Reaktionsenergie, die hier in Form von Wärme abgegeben wird
EA>0 Aktivierungsenergie
Energiedifferenz zwischen aktiviertem
Zustand und Edukten ; die reaktions-
trägen Edukte müssen aktiviert werden
<0 Energiedifferenz zwischen Ed. und Prod.
Exotherme Reaktion
inne
re E
ne
rgie
Ei
Energieniveau
der Edukte
Energieniveau der Produkte
Energieniveau des aktivierten Zustandes
Reaktionsverlauf
Bleioxid + Kohlenstoff
Blei + Kohlenstoff(di)oxid
aktivierter Zustand
Reaktionsenergie, die hier in Form von Wärme ständig aufgenommen wird
EA>0 Aktivierungsenergie
Energiedifferenz zwischen aktiviertem
Zustand und Edukten ; die reaktions-
trägen Edukte müssen aktiviert werden
0 Energiedifferenz zwischen Ed. und Prod.
Endotherme Reaktion
inne
re E
ne
rgie
Ei
Energieniveau der Edukte
Energieniveau der Produkte
Energieniveau des aktivierten Zustandes
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 16
Hierarchien der Grundwissensbegriffe: Bereich Größen
Größen
Umrechnungsgrößen Quantitätsgrößen Gehaltsgrößen
Dichte
Molare Masse M
Molares Volumen Vm
Avogadro-Konstante NA
Masse m
Volumen V
Teilchenanzahl N
Stoffmenge n
Stoffmengenkonzentration c
Massenkonzentration
Massenanteil
Volumenanteil
8
Sonst alles 9
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 17
Teilchenmasse
(Atom-, Molekül-, Ionen-
masse)
Die Masse eines Teilchens (Atom, Molekül, Ion) kann in der Einheit Gramm oder in der ato-maren Masseneinheit u angege-ben werden.
Atomare Masseneinheit 1u ist definiert als der 12. Teil der Masse eines Atoms des Kohlen-stoffatoms 12C.
Teilchenanzahl N
Die Teilchenanzahl N gibt die Anzahl der Teilchen (Atome, Mo-leküle, Ionen) in einer Stoffporti-on an.
Stoffmenge n
= Größe, mit der die Teilchenzahl einer Stoffportion beschrieben wird. Einheit [n] = mol Eine Stoffportion der Stoffmenge 1mol enthält immer 6,022x1023 Teil-chen.
Mol
1 Mol (Zeichen 1 mol) ist die Stoffmenge einer Stoffportion, die genau aus 6,022 x 1023 Teil-chen (Atome, Moleküle, Ionen) besteht.
Avogadro-Konstante NA
Die Avogadro-Konstante hat für alle Stoffe den gleichen Wert:
molN A
110022,6 23
Molare Masse M
Die molare Masse ist der Quotient aus der Masse einer Stoffportion und der zugehöri-gen Stoffmenge:
)(
)()(
Xn
XmXM ;
mol
gM 1
Die molare Masse ist abhängig von der Stof-fart. Der Zahlenwert der Teilchenmasse ist gleich dem Zahlenwert der molaren Masse.
Molares Volumen Vm
Das molare Volumen ist der Quotient aus dem Volumen einer Stoffportion und der zugehörigen Stoffmenge:
;)(
)()(
Xn
XVXVm
mol
lVm 1][
Für Gase beträgt das molare Volumen
mol
lVM 4,22
Grundwissensbegriffe Bereich: Größen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 18
Dichte Die Dichte ist der Quotient aus der Masse einer Stoffportion und dem zugehörigen Volumen.
Stoffmengenkonzentration
c
Die Stoffmengenkonzentration c(X) eines gelösten Stoffe X ist der Quotient aus der Stoffmenge n(X) und dem Volumen der Lö-sung V(Ls):
)(
)()(
LsV
XnXc ; [c] = 1 mol/l
Grundwissensbegriffe Bereich: Größen
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 1
Energieverlaufsdiagramme
Reaktionsverlauf
Magnesium + Kohlenstoffdioxid
Magnesiumoxid +Kohlenstoff
aktivierter Zustand
Reaktionsenergie, die hier in Form von Wärme abgegeben wird
EA>0 Aktivierungsenergie
Energiedifferenz zwischen aktiviertem
Zustand und Edukten ; die reaktions-
trägen Edukte müssen aktiviert werden
<0 Energiedifferenz zwischen Ed. und Prod.
Exotherme Reaktion
inn
ere
En
erg
ie E
i
Energieniveau
der Edukte
Energieniveau der Produkte
Energieniveau des aktivierten Zustandes
Reaktionsverlauf
Wasserstoffperoxid
Sauerstoff +Wasser
aktivierter Zustand
Reaktionsenergie, die hier in Form von Wärme abgegeben wird
EA>0 Aktivierungsenergie
Energiedifferenz zwischen aktiviertem
Zustand und Edukten ; die reaktions-
trägen Edukte müssen aktiviert werden
<0 Energiedifferenz zwischen Ed. und Prod.
Exotherme Reaktion/ Katalyse
inn
ere
En
erg
ie E
i
Energieverlauf der katalysierten Reaktion
Reaktionsverlauf
Bleioxid + Kohlenstoff
Blei + Kohlenstoff(di)oxid
aktivierter Zustand
Reaktionsenergie, die hier in Form von Wärme ständig aufgenommen wird
EA>0 Aktivierungsenergie
Energiedifferenz zwischen aktiviertem
Zustand und Edukten ; die reaktions-
trägen Edukte müssen aktiviert werden
0 Energiedifferenz zwischen Ed. und Prod.
Endotherme Reaktion
inn
ere
En
erg
ie E
i
Energieniveau der Edukte
Energieniveau der Produkte
Energieniveau des aktivierten Zustandes
Grundwissen Chemie 8. und 9. Jahrgangsstufe 1