Aufbau der Materie AName:

Moleküle

Salze

Legierungen

Die LernzieleAufbau der Materie Ü 01 AAtome und ihr Aufbau

Die Begriffe Atom, Atomhülle, Atomkern, Gravitation, Elektrostatik, elektrisch neutral geladen, Perioden-system der Elemente, chemisches Element, Ordnungszahl, Schale, Schalenmodell und Periode erklären können.Die drei Elementarteilchen Protonen, Neutronen und Elektronen mit ihren elektrischen Ladungen benen-nen können.Die Bestandteile und Bereiche eines Atoms beschriften können.Erklären können welchen Einfluss elektrisch geladene Teilchen auf andere geladene Teilchen haben.Erklären können von welchen Kräften und wie die Teilchen im Atom zusammengehalten werden.Die Anzahl der Elektronen, Schalen und Valenzelektronen eines Atoms aus dem Periodensystem heraus-lesen können.Bei einem abgebildeten Atom bestimmen können, was für ein Element es ist.Das Schalenmodell eines Atoms zeichnen können.B) Erklären können was Rutherford mit seinem Experiment entdeckt hat.B) Erklären können was die Zentripetalkraft ist.B) Erklären können was ein Orbital ist.

Moleküle - kovalente Bindungen

Die Begriffe Molekül, kovalente Bindung, Elektronenpaar, Valenzelektron und Summenformel erklären können.Erklären können in welche 2 (bzw. 3) grossen Gruppen man die Elemente einteilt.Elemente angeben können, die sich zu Molekülen verbinden können.Erklären können was bei einer kovalenten Bindung die Atome zusammenhält.

Die Schalenmodelle zu verlangten Molekülen zeichnen können.Die Summenformel eines gegebenen Moleküls angeben können.B) Bei einem Atom mit Hilfe des Periodensystems angeben können wie viele kovalente Bindungen es

maximal eingehen kann.

Die LernzieleAufbau der Materie Ü 02 ASalze - Ionenbindungen

Atomverbindungen

Mit Hilfe der gegebenen Elemente einer Verbindung angeben können, ob es sich um ein Molekül, Salz oder eine Legierung handelt.B) Erklären können warum Edelgase sich nicht mit anderen Atomen verbinden.

Die Begriffe elektrisch neutrales Atom, Ion, Anion, Kation, Edelgasregel, Salz, Salzgitter und Verhältnisfor-mel erklären können.Erklären können wie Anionen und Kationen mit anderen Anionen oder Kationen reagieren.Das Schalenmodell eines elektrisch neutralen Atoms zu einem Ion umbauen können.Angeben können ob ein Element zu einem Anionen oder Kation werden kann.Erklären können was bei einer Salzbindung die Atome zusammenhält.Erklären können was mit den Atomen geschehen muss, damit sie eine Salzbindung eingehen können.Erklären können welche Atome miteinander eine Salzbindung eingehen können.Die Verhältnisformel eines Salzes angeben können.B) Erklären können wieso Salze gleichzeitig hart und spröde sind.B) Erklären können wieso Salze so gut wasserlöslich sind.

Legierungen - Metallbindungen

Die Begriffe Legierung, Atomrumpf, Elektronenwolke, Metallgitter erklären können.Elemente angeben können, die sich zu Legierungen verbinden können.Erklären können was bei einer Metallbindung die Atome zusammenhält.

Die AtomeAufbau der Materie T 01 ADie Geschichte des Atoms

Um 1808 entwickelte der englische Wissenschaft-ler John Dalton eine genauere Vorstellung von Atomen. Er beschrieb sie als kugelfömig und un-veränderbar. Es gibt mehrere Arten von Atomen, sogenannte Elemente, die sich nur in ihrer Grösse und ihrer Masse voneinander unterscheiden. Die-se Erklärung war jedoch noch sehr ungenau.

Wasserstoffatome

Sauerstoffatome

1911 entdeckte der Physiker Ernest Rutherford mit einem Experiment, dass das Atom aus noch kleineren Teilchen aufgebaut ist. Mit einem Gerät beschoss er eine Goldfolie mit sehr kleinen Alpha-Teilchen. Hinter der Goldfolie war ein Leuchtschirm angebracht, auf welchem er einen Lichtblitz beob-achten konnte, wenn ein Teilchen dort auftraf. Der Versuch zeigte, dass die meisten Teilchen ungehin-dert durch die Goldfolie flogen und nur wenige von den Goldatomen abgefangen wurden. Die Atome müssen also zum grössten Teil leer sein, denn nur so konnten die Teilchen die Goldfolie durchfliegen. ln ihrem Inneren müssen die Atome allerdings ein winziges Zentrum besitzen, den Atomkern, denn einige wenige Alpha-Teilchen hatten solche Atomkerne getroffen und waren daher nicht auf dem Leuchtschirm ange-kommen. Aufgrund der elektrostatischen Eigenschaften der Teilchen folgerte er zudem, dass um den Atomkern herum noch ein fast leeres Gebiet mit weiteren sehr kleinen Teilchen sein muss, welches er die Atomhülle nann-te. Sein Modell (Vorstellung) eines Atoms nannte er das Kern-Hülle-Modell.

Atomkern

Atomhülle

Schon um 450 v.Chr. dachten Menschen darüber nach, wie Stoffe aufgebaut sind. Der griechische Philosoph Demokrit von Abdera stellte sich damals vor, dass alle Stoffe aus verschiedenen kleinsten, unteilbaren Teilchen bestehen. Im griechischen heisst unteilbar “atomos“ und somit nannte er die-se Teilchen Atome. Atome

Heutzutage weiss man, dass die Atome etwa einen Milliardstel Meter gross sind und aus wei-teren kleineren Teilchen aufgebaut sind. Der Atomkern besteht aus Neutronen und Protonen und in der Kernhülle kreisen Elektronen um den Kern. Diese Teilchen bestehen wiederum aus noch kleineren Teilchen, die Quarks und Lepto-nen genannt werden. An diesen wird heute stark geforscht. Tief unter der Stadt Genf schiesst man im Teilchenbeschleunigerring der Organisation CERN verschiedene Teilchen mit extrem hoher Geschwindigkeit aufeinander, misst dann in den Detektoren was geschehen ist und versucht so zu verstehen, wie sie sich verhalten und wie sie aufgebaut sind.

Die AtomeAufbau der Materie T 02 ADie Kräfte im Atom

Das Atom besitzt einen Kern aus Protonen und Neutronen, um den die einzelnen Elektronen kreisen. Die Bestandteile des Atoms werden durch Anziehungs- und Ab-stossungskräfte zusammengehalten. Im folgenden werden mögliche Anziehungs- oder Abstossungskräfte beschrieben:

Gravitation und Zentripetalkraft

Alle Körper ziehen sich gegenseitig an. Dies geschieht aufgrund ihrer Masse (Gewicht). Die-se Anziehung bezeichnet man als Gravitationskraft oder Schwerkraft. Je grösser die Masse eines Körpers, umso stärker zieht er andere Körper mit Massen an.

Wir Menschen können auf der Erde stehen, weil die Erde uns anzieht und wir sie. Nur ist die Anziehungskraft der Erde auf uns sehr viel grösser als unsere auf die Erde. Ebenso ziehen sich Gegenstände und die Erde an. Lassen wir einen Gegenstand los, so wird er von der Gravitation der Erde angezogen und fällt zu Boden.

Im Sonnensystem ziehen sich die grosse Sonne und die kleineren Planeten an. Kreisten die Planeten nicht um die Sonne, so würden sie sich so lange anziehen, bis sie zusammenprallen. Durch die Kreis-bewegung werden die Planeten aber gleichzeitig von der Sonne weg nach aussen gezogen, sodass sie auf ihrer Umlaufbahn bleiben. Die Kraft, die nach Aussen zieht, nennt man die Zentripetalkraft.

Elektrostatische Kräfte

Gegenstände können elektrisch geladen sein. Es gibt 2 Arten von elektri-schen Ladungen: positive und negative. Zwei gleich geladene Gegenstän-de stossen sich ab, zwei ungleich geladene Gegenstände ziehen sich an.

Reibt man beispielsweise einen Luftballon an den Haaren, so werden der Luftballon und die Haare elektrisch aufgeladen und ziehen sich danach an.

Magnetismus

Die magnetische Anziehungskraft entsteht zwischen Magneten, magnetisierbaren Gegenständen (und sich bewegenden elektrischen Ladungen). Magnete haben zwei Pole, den Nord- und den Südpol. Zwei gleiche Pole stossen sich ab, zwei ungleiche Pole ziehen sich an. Hält man die Nordpole zweier Magnete aneinander, so stossen sich die Magnete ab, dreht man den einen um und hält den Südpol an den Nordpol des anderen Magneten, so ziehen sie sich an.

Die AtomeAufbau der Materie T 03 ADas Periodensystem der Elemente

1 H

Was

sers

toff

2 H

e

Hel

ium

3 Li

Lith

ium

4 Be

Bery

llium

5 B

Bor

6 C

Kohl

enst

off

7 N

Stic

ksto

ff

8 O

Saue

rsto

ff

9 F

Fluo

r

10 N

e

Neo

n

11 N

a

Nat

rium

12 M

g

Mag

nesi

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13 A

l

Alum

iniu

m

14 S

i

Silic

ium

15 P

Phos

phor

16 S

Schw

efel

17 C

l

Chl

or

18 A

r

Argo

n

19 K

Kaliu

m

20 C

a

Cal

cium

21 S

c

Scan

dium

22 T

i

Tita

n

23 V

Vana

dium

24 C

r

Chr

om

25 M

g

Man

gan

26 F

e

Eise

n

27 C

o

Cob

alt

28 N

i

Nic

kel

29 C

u

Kupf

er

30 Z

n

Zink

31 G

a

Gal

lium

32 G

e

Ger

man

ium

33 A

s

Arse

n

34 S

e

Sele

n

35 B

r

Brom

36 K

r

Kryp

ton

37 R

b

Rub

idiu

m

38 S

r

Stro

ntiu

m

39 Y

Yttri

um

40 Z

r

Zirc

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m

41 N

b

Nio

b

42 M

o

Mol

ybdä

n

43 T

c

Tech

netiu

m

44 R

u

Rut

heni

um

45 R

h

Rho

dium

46 P

d

Palla

dium

47 A

g

Silb

er

48 C

d

Cad

miu

m

49 In

Indi

um

50 S

n

Zinn

51 S

b

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on

52 T

e

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r

53 I

Iod

54 X

e

Xeno

n

55 C

s

Cae

sium

56 B

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m

72 H

f

Haf

nium

73 T

a

Tant

al

74 W

Wol

fram

75 R

e

Rhe

nium

76 O

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77 Ir

Iridi

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78 P

t

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in

79 A

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Gol

d

80 H

g

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81 T

l

Thal

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82 P

b

Blei

83 B

i

Bism

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84 P

o

Polo

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85 A

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t

86 R

n

Rad

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87 F

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Fran

cium

88 R

a

Rad

ium

104

Rf

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m

105

Db

Dub

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106

Sg

Seab

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um

107

Bh

Bohr

ium

108

Hs

Has

sium

109

Mt

Mei

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110

Ds

Dar

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111

Rg

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26 F

e

Eise

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etal

leH

albm

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etal

le

Die AtomeAufbau der Materie T 04 ADas Schalenmodell

Manche Atome können über hundert Elektronen besitzen, die vom Atomkern angezogen werden, sich gleichzeitig aber auch gegenseitig abstossen. Dies bedeutet, dass sie nicht alle in die Nähe des Kern können, denn dann wären sie sich zu nahe. Also verteilen sie sich in verschiedenen Schichten um den Kern. Diese Schichten werden Schalen genannt und sind alphabetisch benannt. Die innerste Schale wird die K-Schale genannt, die darüber die L-Schale und so weiter. Die innerste K-Schale bietet Platz für 2 Elektronen, die L-Schale ist etwas grösser und kann 8 Elektronen aufnehmen, die M-Schale kann 18 Elekt-ronen aufnehmen, die N-Schale 32 Elektronen und so weiter.

Das Orbital-Modell

Die Elektronen bewegen sich aber nicht irgendwie innerhalb der Schalen, denn dann würden sie sich ja wieder zu nahe kommen, sonder nur in bestimmten kugelförmigen oder hantelförmigen Bereichen. Diese werden Orbitale genannt. Die Elektronen verteilen sich immer gegenüber in den Orbitalen, sodass jedes auf einer anderen Seite des Kerns liegt. Somit füllen immer zwei Elektronen ein Orbital und werden zusammen ein Elektronenpaar genannt.

Dies wird zweidimensional dargestellt, indem man den Kern zeichnet und die Schalen mit Kreisen darum herum darstellt. Die Elektronen eines Orbitals werden als Paar nebeneinander eingezeichnet und die Elek-tronenpaare werden in der Schale gleichmässig verteilt. Die Schalen werden noch beschriftet, ebenso das Atom, indem man das Elementsymbol in den Kern schreibt.

LK

Ne

Will man ein Atom auf diese Weise darstellen, wird beim Verteilen der Elektronen auf die Schalen immer erst auf alle Paare ein Elektron verteilt und erst danach das zweite Elektron des Paars hinzugefügt. Die Paare werden folgendermassen auf die Schalen verteilt:

1 Paar in K → 4 Paare in L → 4 Paare in M → 1 Paar in N → 5 Paare in M → 6 Paare in N → 1 Paar in O → 5 Paare in N → 3 Paare in O → 2 Paare in P → 7 Paare in N → 5 Paare in O → 3 Paare in P → 1 Paar in Q → 7 Paare in O → 5 Paare in P → 6 Paare in Q

Die Schalen im Periodensystem

Die Zeilen im Periodensystem werden Perioden genannt. Sie stehen für die Anzahl Schalen, die ein Element besitzt. Die Elemente in der ersten Periode ha-ben also eine Schale, die in der zweiten Periode zwei Schalen, usw.

1 H

Wasserstoff

2 He

Helium

3 Li

Lithium

4 Be

Beryllium

5 B

Bor

6 C

Kohlenstoff

7 N

Stickstoff

8 O

Sauerstoff

9 F

Fluor

10 Ne

Neon

11 Na

Natrium

12 Mg

Magnesium

13 Al

Aluminium

14 Si

Silicium

15 P

Phosphor

16 S

Schwefel

17 Cl

Chlor

18 Ar

Argon

19 K

Kalium

20 Ca

Calcium

21 Sc

Scandium

22 Ti

Titan

23 V

Vanadium

24 Cr

Chrom

25 Mg

Mangan

26 Fe

Eisen

27 Co

Cobalt

28 Ni

Nickel

29 Cu

Kupfer

30 Zn

Zink

31 Ga

Gallium

32 Ge

Germanium

33 As

Arsen

34 Se

Selen

35 Br

Brom

36 Kr

Krypton

37 Rb

Rubidium

38 Sr

Strontium

39 Y

Yttrium

40 Zr

Zirconium

41 Nb

Niob

42 Mo

Molybdän

43 Tc

Technetium

44 Ru

Ruthenium

45 Rh

Rhodium

46 Pd

Palladium

47 Ag

Silber

48 Cd

Cadmium

49 In

Indium

50 Sn

Zinn

51 Sb

Antimon

52 Te

Tellur

53 I

Iod

54 Xe

Xenon

55 Cs

Caesium

56 Ba

Barium

72 Hf

Hafnium

73 Ta

Tantal

74 W

Wolfram

75 Re

Rhenium

76 Os

Osmium

77 Ir

Iridium

78 Pt

Platin

79 Au

Gold

80 Hg

Quecksilber

81 Tl

Thallium

82 Pb

Blei

83 Bi

Bismut

84 Po

Polonium

85 At

Astat

86 Rn

Radon

87 Fr

Francium

88 Ra

Radium

104 Rf

Rutherfordium

105 Db

Dubnium

106 Sg

Seaborgium

107 Bh

Bohrium

108 Hs

Hassium

109 Mt

Meitnerium

110 Ds

Darmstadtium

111 Rg

Roentgenium

1 Schale2 Schalen3 Schalen4 Schalen5 Schalen6 Schalen7 Schalen

Wasserstoff: Helium: Lithium: Beryllium:

Bor: Kohlenstoff: Stickstoff: Sauerstoff:

Fluor: Neon: Natrium: Magnesium:

Aluminium: Silicium: Phosphor: Schwefel:

Chlor: Argon:

Die AtomeAufbau der Materie T 05 ASchalenmodelle der Elemente

KH

KHe

LK

Li

LK

Be

LK

B

LK

C

LK

N

LK

O

LK

F

LK

Ne

LK

Mg

ML

KNa

M

LK

Si

ML

KAl

ML

KS

ML

KP

M

LK

Ar

ML

KCl

M

MoleküleAufbau der Materie T 06 AKovalente Atombindungen

Die positiven Atomkerne sind von negativen Elektronen umgeben. Kommen sich zwei Nicht-Metall-Atome nahe, kommen sich auch ihre Hüllen mit den Elektronen nahe. Die Elektronen der beiden Atome stossen sich gegenseitig ab und somit stossen sich auch die Atome ab. Die vollen Schalen wirken wie ein Schutzschild und schirmen den Atomkern vollständig ab. Solche Atome werden Edelgas genannt. Durch die komplette Abschirmung verbinden sie sich nicht mit anderen Atomen.

LK

F

LK

F

LK

F

LK

F

LK

Ne LK

Ne

Die meisten Atome haben jedoch keine vollen Schalen. Es gibt also Lücken im Schutzschirm, an denen nur ein einzelnes, also ungepaartes, Elektron ist. Somit kann es vorkommen, dass ein Nicht-Metall-Atom mit einem ungepaarten Elektron in die äusserste Schale eines anderen Nicht-Metall-Atoms eindringt zu dessen ungepaartem Elektron. Wenn dies geschieht, sind die bisher ungepaarten Elektronen im Anziehungsbereich beider Atomkerne. Beide Kerne ziehen an den beiden Elektronen und somit sind sie aneinander gebunden. Sie teilen sich somit ein Elektronenpaar. Solch eine Verbindung von Atomen nennt man eine kovalente Atombindung. Solange ein Atom noch ungepaarte Elektronen besitzt wird es sich weiter mit anderen Atomen verbinden, bis alle Elektronen einen Partner haben.

LKO LKO LKO LKO

Einfachbindung bei Fluor:

Zweifachbindung bei Sauerstoff:

Den Fluoratomen fehlt beispielsweise jeweils ein Elektron für eine volle Schale. Sie haben also je-weils ein ungepaartes Elektron. Somit können sie sich verbinden, indem sie sich ein Elektronenpaar teilen. Dies wird eine Einfachbindung genannt.

Die Atome der äussersten Schale werden Valenzelektro-nen genannt. Je nachdem wie viele ungepaarte Valenz-elektronen in der äussersten Schale vorhanden sind, kann ein Atom sich mit bis zu vier anderen Atomen verbinden. Die Anzahl der Valenzelektronen und somit auch die An-zahl der möglichen Bindungen eines Atoms können auch aus dem Periodensystem abgelesen werden. Die seitlichen Spalten werden Hauptgruppen genannt. Alle Elemente der ersten Hauptgruppe haben 1 Valenzelektron und können somit 1 Bindung eingehen, alle Elemente der zweiten Hauptgruppe haben 2 Valenzelektronen und können so-mit 2 Bindungen eingehen, usw. Ab dem 5. Valenzelektron werden die Elektronenpaare aufgefüllt. Somit nimmt die Anzahl der möglichen Bindungen wieder ab.

Den Sauerstoffatomen fehlen jeweils zwei Elektro-nen für eine volle Schale. Sie haben also jeweils zwei ungepaarte Elektronen. Somit können sie sich verbinden, indem sie sich zwei Elektronenpaare teilen. Dies wird eine Doppelbindung genannt.

Gewisse Atome, wie zum Beispiel Kohlenstoffatome können sich sogar bis zu 3 Elektronenpaare teilen. Solch eine Verbindung wird eine Dreifachbindung genannt.

Valenzelektronen im Periodensystem

1 H

Wasserstoff

2 He

Helium

3 Li

Lithium

4 Be

Beryllium

5 B

Bor

6 C

Kohlenstoff

7 N

Stickstoff

8 O

Sauerstoff

9 F

Fluor

10 Ne

Neon

11 Na

Natrium

12 Mg

Magnesium

13 Al

Aluminium

14 Si

Silicium

15 P

Phosphor

16 S

Schwefel

17 Cl

Chlor

18 Ar

Argon

19 K

Kalium

20 Ca

Calcium

21 Sc

Scandium

22 Ti

Titan

23 V

Vanadium

24 Cr

Chrom

25 Mg

Mangan

26 Fe

Eisen

27 Co

Cobalt

28 Ni

Nickel

29 Cu

Kupfer

30 Zn

Zink

31 Ga

Gallium

32 Ge

Germanium

33 As

Arsen

34 Se

Selen

35 Br

Brom

36 Kr

Krypton

37 Rb

Rubidium

38 Sr

Strontium

39 Y

Yttrium

40 Zr

Zirconium

41 Nb

Niob

42 Mo

Molybdän

43 Tc

Technetium

44 Ru

Ruthenium

45 Rh

Rhodium

46 Pd

Palladium

47 Ag

Silber

48 Cd

Cadmium

49 In

Indium

50 Sn

Zinn

51 Sb

Antimon

52 Te

Tellur

53 I

Iod

54 Xe

Xenon

55 Cs

Caesium

56 Ba

Barium

72 Hf

Hafnium

73 Ta

Tantal

74 W

Wolfram

75 Re

Rhenium

76 Os

Osmium

77 Ir

Iridium

78 Pt

Platin

79 Au

Gold

80 Hg

Quecksilber

81 Tl

Thallium

82 Pb

Blei

83 Bi

Bismut

84 Po

Polonium

85 At

Astat

86 Rn

Radon

87 Fr

Francium

88 Ra

Radium

104 Rf

Rutherfordium

105 Db

Dubnium

106 Sg

Seaborgium

107 Bh

Bohrium

108 Hs

Hassium

109 Mt

Meitnerium

110 Ds

Darmstadtium

111 Rg

Roentgenium

1 Va

lenz

elek

tron

→ 1

Bin

dung

2 Va

lenz

elek

trone

n→

2 B

indu

ngen

3 Va

lenz

elek

trone

n→

3 B

indu

ngen

4 Va

lenz

elek

trone

n→

4 B

indu

ngen

5 Va

lenz

elek

trone

n→

3 B

indu

ngen

6 Va

lenz

elek

trone

n→

2 B

indu

ngen

7 Va

lenz

elek

trone

n→

1 B

indu

ngen

8 Va

lenz

elek

trone

n→

0 B

indu

ngen

MoleküleAufbau der Materie T 07 A

Verbinden sich mehrere Atome kovalent so nennt man sie ein Molekül. Sie können aus den Atomen eines einzigen Elementes aufgebaut sein, meist bestehen sie aber aus den Atomen verschiedenster Elemente. Sie können aus einigen wenigen Atomen bestehen oder vielen Millionen. Unsere DNS-Moleküle bestehen beispielsweise aus jeweils etwa 500 Millionen Atomen. Die Eigenschaften eines Moleküls entstehen durch die Art der verbauten Elemente und wie sie angeordnet sind.

Moleküle

Adrenalin

Stress

Vitamin C

Immunabwehr Haushaltszucker

Saccharose

Phosphorsäure

Säuerungsmittel

Ethanol

Trinkalkohol

Jedes Molekül hat eine chemische Bezeichnung, die man die Summenformel nennt. Diese besteht aus den Elementsymbolen der Atome und der Anzahl der Atome dieses Elementes. Zuerst kommen die C-Atome, dann die H-Atome (dies sind die häufigsten) und der Rest der Elementsymbole wird dahinter alphabetisch geordnet aufgeschrieben. Nach jedem Elementsymbol folgt jeweils tief gestellt die Anzahl der Atome dieses Elementes, ausser es gibt nur eines davon.

Testosteron

C19H28 2

Östrogen

C18H O3

Indigo

C16H10N O2

Wasser

H2OCHCl3

Trichlormethan

Hydrogennitrat

Salpetersäure

Vanillin

8 3

Molekülbezeichnungen

IonenAufbau der Materie T 08 A

Atome und Moleküle haben im elektrisch neutralen Zustand genau so viele Elektronen wie Protonen. Kom-men sich zwei Atome nahe, so werden die Valenzelektronen von beiden Kernen angezogen. So kann es vorkommen, dass ein Atom dem anderen ein Valenzelektron entreisst. Nun besitzen die Atome nicht mehr gleich viele Protonen wie Elektronen. Die elektrischen Ladungen der Protonen und Elektronen im Atom glei-chen einander nicht mehr ganz aus und das Atom als Ganzes ist elektrisch geladen. Ein elektrisch geladenes Atom wird Ion genannt.

Ionen - geladene Atome

Verliert ein Atom ein Valenzelektron, so hat es mehr Protonen als Elektronen und ist somit elektrisch po-sitiv geladen. Solch ein Ion wird Kation genannt. Die überschüssige positive Ladung wird im Schalenmo-dell hochgestellt über dem Atomkürzel mit +, 2+, 3+, etc. angegeben.

Nimmt ein Atom ein Valenzelektron auf, so hat es mehr Elektronen als Protonen und ist somit elekt-risch negativ geladen. Solch ein Ion wird Anion ge-nannt. Die überschüssige negative Ladung wird im Schalenmodell hochgestellt über dem Atomkürzel mit -, 2-, 3-, etc. angegeben.

Kationen Anionen

+ -

LK

Li

LK

FK

Li

LK

F

KBe

LK

O

LK

Be

LK

O2+ 2-

Die Edelgasregel besagt, dass Atome so lange Elektronen aufnehmen oder abgeben, bis sie wie die Edel-gase eine volle Schale haben. Die vollen Schalen wirken wie ein Schutzschild und schirmen den Atomkern vollständig anderen Atomen ab.

Edelgasregel

1 H

Wasserstoff

2 He

Helium

3 Li

Lithium

4 Be

Beryllium

5 B

Bor

6 C

Kohlenstoff

7 N

Stickstoff

8 O

Sauerstoff

9 F

Fluor

10 Ne

Neon

11 Na

Natrium

12 Mg

Magnesium

13 Al

Aluminium

14 Si

Silicium

15 P

Phosphor

16 S

Schwefel

17 Cl

Chlor

18 Ar

Argon

19 K

Kalium

20 Ca

Calcium

21 Sc

Scandium

22 Ti

Titan

23 V

Vanadium

24 Cr

Chrom

25 Mg

Mangan

26 Fe

Eisen

27 Co

Cobalt

28 Ni

Nickel

29 Cu

Kupfer

30 Zn

Zink

31 Ga

Gallium

32 Ge

Germanium

33 As

Arsen

34 Se

Selen

35 Br

Brom

36 Kr

Krypton

37 Rb

Rubidium

38 Sr

Strontium

39 Y

Yttrium

40 Zr

Zirconium

41 Nb

Niob

42 Mo

Molybdän

43 Tc

Technetium

44 Ru

Ruthenium

45 Rh

Rhodium

46 Pd

Palladium

47 Ag

Silber

48 Cd

Cadmium

49 In

Indium

50 Sn

Zinn

51 Sb

Antimon

52 Te

Tellur

53 I

Iod

54 Xe

Xenon

55 Cs

Caesium

56 Ba

Barium

72 Hf

Hafnium

73 Ta

Tantal

74 W

Wolfram

75 Re

Rhenium

76 Os

Osmium

77 Ir

Iridium

78 Pt

Platin

79 Au

Gold

80 Hg

Quecksilber

81 Tl

Thallium

82 Pb

Blei

83 Bi

Bismut

84 Po

Polonium

85 At

Astat

86 Rn

Radon

87 Fr

Francium

88 Ra

Radium

104 Rf

Rutherfordium

105 Db

Dubnium

106 Sg

Seaborgium

107 Bh

Bohrium

108 Hs

Hassium

109 Mt

Meitnerium

110 Ds

Darmstadtium

111 Rg

Roentgenium

Kationen Anionen

Hat ein Element wenige Elektronen in der äussersten Schale, so wird es diese eher abgeben um zur vollen Schale zu kom-men und zum Kation werden. Dies ist bei den Elementen links im Periodensystem der Fall.

Hat ein Element viele Elektronen in der äussersten Schale, so wird es eher welche zusätzlich aufnehmen um zur vollen Schale zu kommen und zum Anion werden. Dies ist bei den Elementen rechts im Periodensystem der Fall, ausser den Edelgasen, die schon volle Schalen haben und daher nicht zu Ionen werden.

SalzeAufbau der Materie T 09 A

Positive und negative elektrische Ladungen ziehen sich ge-genseitig an. Somit ziehen sich die negativ geladenen Anio-nen und die positiv geladenen Kationen ebenfalls elektrosta-tisch an. Um ein Anion ordnen sich die Kationen an und um jedes davon wiederum Anionen und so weiter. Somit entste-hen sogenannte Gitter aus Anionen und Kationen. Solch eine Verbindung von Ionen wird Ionen- oder Salzbindung und das Produkt Salz genannt.

Salze - Ionenbindung

So ist unser Kochsalz beispielsweise ein Salzgitter aus Nat-riumkationen und Chloranionen. Der chemische Name lautet Natriumchlorid (NaCl). Es gibt jedoch noch viele weitere Sal-ze, wie das Calciumchlorid oder das Magnesiumoxid.

Bildung von Kochsalz :

LK

Cl

ML

KNa

M

LK

Cl

ML

KNa

+ -

1) Elektronenübertragung:

2) Atome sind nun Ionen:

3) Ionen ordnen sich zum Ionengitter:

4) Ionengitter erscheinen als Kristalle:

Die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Ionen in einem Salzkristall sind vergleichsweise stark. Dadurch sind die Salzkristalle hart. Die

Viele Salze lösen sich sehr gut im Wasser. Die Wassermoleküle sind ein Spezialfall und haben ebenfalls schwache elektrische Ladungen. So kön-nen ordnen sie sich

Eigenschaften der Salze

elektrostatischen Kräfte machen sie aber gleichzeitig auch spröde. Verschiebt man aber einige Ionenschichten im Kris-tall durch einen Schlag, so kommen sich Ionen mit gleicher Ladung nahe und stossen sich ab, der Kristall zersplittert.

um die einzelnen Ionen des Salzes an. Sie bilden eine Hülle aus Wassermolekülen, lösen so ein Ion nach dem anderen aus dem Kristall und schirmen es von den anderen ab. Der Kristall löst sich im Wasser auf.

Die Anordnung der Ionen im Gitter hängt von der Stärke der Ladungen der Ionen ab. Die Ladungen müssen sich gegen-seitig ausgleichen. Beim Natriumchlorid sind die Natriumionen +1 geladen, die Chlorionen 1-, somit benötigt es von beiden gleiche viele Ionen. Beim Magnesiumchlorid sind die Magne-siumionen +2 geladen, die Chlorionen 1-, somit benötigt es doppelt so viele Chlorionen wie Magnesiumionen.

Jedes Salz hat eine chemische Bezeichnung, die man die Ver-hältnisformel nennt. Diese besteht aus den Elementsymbolen der Ionen und der Mindestanzahl der Ionen, die es für eine Aus-geglichen Ladungsverteilung braucht. Beim Magnesiumchlorid lautet die Formel also: MgCl2

Metalle und LegierungenAufbau der Materie T 10 A

Metallatome sind die ersten Atome einer Periode. Das bedeutet ihre Kerne haben noch vergleichsweise schwache Anziehungskräfte, während ihre Hülle schon sehr gross ist. Das bedeutet, dass ihre wenigen Va-lenzelektronen leicht vom Atom losgelöst werden können. Diese Eigenschaft erlaubt es den Metallen sich durch eine sogenannte Metallbindung zu verbinden:

Metallbindung

In den Metallverbindungen lösen sich die Valenzelektronen von ihren Ato-men. Der positiv geladene Rest des Atoms wird Atomrumpf genannt. Die Atomrümpfe ordnen sich zu einem sogenannten Metallgitter an, ähnlich wie die Ionen in einem Salzgitter. Dabei sind verschiedene Gittertypen möglich. Die losgelösten Aussenelektronen bewegen sich frei zwischen den Atomrümpfen. Man spricht dabei von einem Elektronengas oder einer Elektronengaswolke. Die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den positiv geladenen Atomrümpfen und den negativ geladenen Elektro-nen des Elektronengases halten die Atomrümpfe zusammen.

Verbinden sich mehrere Metallelemente durch Metallbindungen zu einem Metall, so spricht man von einer Legierung. Die meisten Gegenstände aus Metall in unserem Alltag bestehen aus Legierungen.

Legierungen

Reines Eisen ist weich und rostet sehr schnell, daher wird es vor allem in Form von Legierungen verwendet. Diese Eisenlegierungen nennt man Stähle. In Schwimmbädern beispielsweise sollen die Metalle nicht rosten. Daher verbaut man rostfreien Edelstahl, eine Eisenlegierung die Chrom und Nickel enthält.

Silberschmuck, -münzen, -medaillen, -besteck und Lackierungen von Leichtmetallfelgen bestehen üblicherweise aus der Legierung Sterlingsilber. Diese Legierung besteht aus 92,5 % reinem Silber und 7,5 % Kupfer. Es ist verglichen mit reinem Silber härter und die Farbe ist etwas rötlicher als bei reinem Silber.

Schon 3000 v.Chr. stellten die Menschen aus Kupfer und Zinn die Legierung Bronze her. Bronze ist härter als Kupfer und gab einer ganzen Kulturepoche ihren Namen, der Bronzezeit. Ge-brauchsgegenstände, Werkzeug, Waffen und Schmuck wurden aus Bronze hergestellt.

Das iPhone 6 Plus, das sich verbiegen liess, wurde aus der Aluminiumle-gierung mit Magnesium und Silicium hergestellt. Der Nachfolger soll nun mit der gleichen Aluminium Legierung gefertigt werden, die auch in der Apple Watch benutzt wird. Nämlich aus Aluminium und Zink. Damit sollte das Ge-häuse um 60% härter und fester werden. Dieses Material wird auch benutzt um die ultraleichten Rennräder zu bauen.

+ + +

+ + +

+ + +

-

-

-- -

-

-

-- - -

-

-

-

-

-

Die AtomeAufbau der Materie A 01 AWoraus die Welt besteht

Verbindung Atom

01) Beschrifte die unsichtbaren Bestandteile der Welt:

Der Aufbau des Atoms

02) Das Atom unterteilt man in zwei Bereiche, beschrifte diese in der Darstellung links. In diesen Berei-chen befinden sich die Bauteile des Atoms, beschrifte diese in der Darstellung rechts.

AtomkernAtomhülle

Proton

Neutron

Elektron

Die Grösse des Atoms

03) Das folgende Gedankenbeispiel veranschaulicht die Grö-ssen im Atom. Betrachte die Tabelle und vervollständige den folgenden Satz.

Atom Vergleich

Atomhülle 400 000. Stock

Atomkern 4. Stock

Elektron 1 mmWäre ein Elektron 1mm hoch, so wäre der Atomkern ....

.... so hoch wie 4 Stockwerke und die Atomhülle so

hoch wie 400‘000 Stockwerke.

Die AtomeAufbau der Materie A 02 A

Die ElektrostatikEine der Kräfte die das Atom zusammenhält ist die Elektrostatische Anziehungs- und Abstossungskraft. Im folgenden Experiment entdeckst du wie sie funktioniert.

05) Gegenstände sind normalerweise ungeladen, sprich elektrisch neutral. Sie können jedoch durch Reibung aufgeladen werden. Nimm einen Plastikstab und reibe ihn an einem Kunstfell. Was stellst du beim Stab fest? Was hörst und fühlst du?

Es knistert. Es zwickt beim Anfassen. Man spürt einen Druck. .....

Er wurde elektrostatisch aufgeladen.

Kraft Gravitation Elektrostatik Magnetismuswirkt zwischen

MassenelektrischeLadungen Magneten

04) Die Bausteine des Atoms bleiben beieinander. Daher muss es Kräfte geben, die sie zusammenhal-ten. Welche Kräfte wirken anziehend / zusammenziehend? Welche Kräfte kommen in Frage?

06) Reibe einen Plastikstab an einem Kunstfell um ihn elektrostatisch aufzuladen und stecke ihn auf eine Nadel. Nimm einen zweiten Stab und reibe ihn ebenfalls am Fell. Halte diesen Stab nun in die Nähe des ersten und beschreibe in der Tabelle unten was geschieht.Du hast zwei Typen von Plastikstäben: Gelbe, die sich negativ aufladen und durchsichtige, die sich positiv aufladen. Somit gibt es vier mögliche Kombination. Probiere alle durch.

Kombination:

Ladungen:(+) mit (+) (+) mit (-)

Beobachtung:Die beiden Stäbe stossen sich ab. Die beiden Stäbe ziehen sich an.

Die AtomeAufbau der Materie A 03 A

07) Gegenstände können elektrische Ladungen besitzen. Sie können positiv geladen oder entgegen-gesetzt negativ geladen sein. Je nach Kombination ziehen sie sich an oder stossen sich ab.Zeichne in den Kombinationen mit Pfeilen ein, ob sich die Gegenstände gegenseitig anziehen (→←) oder abstossen (←→).

+ + + -

- - - +

Kombination:

Ladungen:(-) mit (+) (-) mit (-)

Beobachtung:Die beiden Stäbe ziehen sich an. Die beiden Stäbe stossen sich ab.

Die AtomeAufbau der Materie A 04 AWie die Kräfte im Atom wirken

08) Das Atom besteht aus positiv geladenen Protonen, neutralen Neutro-nen und negativ geladenen Elektronen. Die schwereren Protonen und Neutronen bilden gemeinsam den Atomkern. Um den Atomkern herum kreisen die leichten Elektronen.

Mit deinem Wissen über die elektrostatische Kraft und der Gravitations-kraft kannst du durch logisches Überlegen herausfinden, wie und warum die Teilchen im Atom zusammengehalten werden. Die folgenden Fragen unterstützen dich dabei.

-

--

-

- -

--

-

-

+00++0

a) Welche Kraft lässt die schweren Neutronen und Protonen im Kern zusammen klumpen?

b) Welche Kraft lässt die elektrisch negativen Elektronen um den positiven Kern herum bleiben?

c) Weshalb kleben die elektrisch negativen Elektronen nicht direkt am positiven Atomkern?

d) Was stimmt nach der Elektrostatik-Theorie nicht beim Atomkern?

e) Wie erklärt sich die Wissenschaft dieses Phänomen?

Neutronen sind elektrisch neutral und da die Protonen und Neutronen Masse

besitzen kann es somit nur die Gravitation sein.

Elektronen sind negativ elektrische geladen, Protonen positiv. Daher ziehen sich

die Elektronen und Protonen an.

Elektronen sind negativ elektrische geladen, somit stossen sich gegenseitig wie-

der auseinander und vom Kern weg.

Protonen sind positiv elektrisch geladen, somit müssten sie sich gegenseitig

wieder auseinander und vom Kern wegstossen.

Es muss eine Kraft geben, die den Kern zusammenzieht. Diese Kraft wird die

Starke Kernkraft genannt.

Stickstoff (N) Lithium (Li) Fluor (F)

Die AtomeAufbau der Materie A 05 ADie Elemente

Der russische Chemiker Dimitri Mendelejew entwickelte um 1870 ein System um die verschiedenen Elemen-te (Atomarten) zu ordnen. Er ordnete sich nach einer ihrer Eigenschaften und nummerierte sie dementspre-chend. Diese Anordnung wird das Periodensystem der Elemente genannt. Studiere das Periodensystem der Elemente auf dem T03.

Anzahl Protonen: 5

Anzahl Neutronen: 9

Anzahl Elektronen: 6

--

-

--

-

+00++0

Anzahl Protonen: 3

Anzahl Neutronen: 3

Anzahl Elektronen: 2

-

-

+00++0

Anzahl Protonen: 9

Anzahl Neutronen: 9

Anzahl Elektronen: 10

-

--

-

- -

--

-

-

+00++0

Anzahl Protonen: 5

Anzahl Neutronen: 10

Anzahl Elektronen: 6

--

-

--

-

+00++0

Anzahl Protonen: 9

Anzahl Neutronen: 10

Anzahl Elektronen: 9

0 ++

-

--

- -

--

-

-

+00++0 00

Anzahl Protonen: 3

Anzahl Neutronen: 4

Anzahl Elektronen: 3

-

-

+00++0

-

Die Anzahl der Protonen bestimmt zu welchem Element ein Atom gehört.

Mendelejew hat die Elemente also nach der Anzahl der Protonen ihrer Atome

geordnet. Die Anzahl der Protonen ist somit die Nummer des Elements im Pe-

riodensystem, welche auch Ordnungszahl genannt wird.

09) Suche im Periodensystem die Elemente Stickstoff, Lithium und Fluor. Vergleiche ihre Position im Periodensystem nun mit den jeweils 2 Beispielen zu diesen Elementen unten. Nach welcher Eigen-schaft hat Mendelejew die Atome angeordnet? Welche Eigenschaft des Atoms bestimmt zu welchem Element es gehört? Wie nennt man die Nummer eines Elements im Periodensystem?

Die AtomeAufbau der Materie A 06 ADie Elemente

ep

n

n

p

e

npnp

n pn

pe

e

e

e

n

pnp

ee

n

pnp

np

n p

np

n

ppnp

n

p

e

e

e

ee

e

e

e

pnp

n

n

e

e

e

ep

n

n

p

e

npnp

n pn

pe

e

e

e

n

pnp

ee

n

pnp

np

n p

np

n

pnp

n

p

e

e

e

ee

e

e

e

e

p

n

n

p

e

npnp

n pn

pe

e

e

en

pnp

e

e

10) Die folgenden Atome sind elektrisch neutral (Anzahl Protonen = Anzahl Neutronen). Gib bei jedem die Ordnungszahl an und um welches Element es sich handelt.

Anzahl Protonen: 8

Elementname: O Sauerstoff

a)

Anzahl Protonen: 6

Elementname: C Kohlenstoff

b)e

p

n

n

p

e

npnp

n pn

pe

e

e

en

pnp

Anzahl Protonen: 16

Elementname: S Schwefel

e)

Anzahl Protonen: 19

Elementname: K Kalium

f)

Anzahl Protonen: 2

Elementname: He Helium

c)

Anzahl Protonen: 1

Elementname: H Wasserstoff

d)e

pn n

p

e

e

p

MoleküleAufbau der Materie A 07 ADas Schalenmodell

11) Zeichne mit Hilfe des T03 und T04 die Schalenmodelle der Atome fertig.

LK

N

LK

Al

ML

KF

12) Welche Information zu einem Element verrät dir die Periode in der sich das Element im Perioden-system befindet.

Die Nummer der Periode (Zeile) im Periodensystem ist die Anzahl der Elektro-

nenschalen die das Element hat.

Kovalente Atombindungen

13) Erkläre den Begriff Molekül. Verwende die Begriffe kovalent und Elektronenpaar.

Moleküle sind kovalent verbundene Atome, das heisst immer zwei Atome zie-

hen gleichzeitig an einem gemeinsamen Elektronenpaar und halten sich so

gegenseitig fest.

14) Erkläre was ein Valenzelektron ist und wofür diese wichtig sind.

Valenzelektronen sind die Elektronen in der äussersten Schale des Atoms. Sie

bilden die kovalenten Bindungen und ihre Anzahl entscheidet wie viele Bindun-

gen eine Atom eingehen kann.

MoleküleAufbau der Materie A 08 A

16) Das Beispiel unten zeigt das Schalenmodell eines Wassermoleküls. Dieses besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Zeichne die Schalenmodelle eines Sauerstoffdiflu-oridmoleküls (1O + 2F). (Tipp: Betrachte die Schalenmodelle auf dem Txx und überlege dir zuerst welche Bindungen entstehen.)

KH

LK

O

KH

Wasser

15) Erkläre was eine kovalente Bindung ist und wie sie entsteht.

Die Valenzelektronen bilden stets Paare. Ist ein Elektron noch einzeln vorhan-

den (ungepaart), so kann es sich dieses mit einem anderen Atom mit einem

ebenfalls ungepaarten Elektron teilen. Dabei überschneiden sich die äussersten

Schalen der Atome und sie ziehen beide an beiden Elektronen, die nun ein ge-

meinsames Paar beider Atome bilden.

LKO

LKF

L

K

F

Sauerstoffdifluorid

(giftiges Gas)

17) Zeichne das Schalenmodel des Ammoniakmoleküls (1N + 3H).

LK

NK

H KH

KH

Ammoniak

(giftiges Gas)

MoleküleAufbau der Materie A 09 A18) Zeichne das Schalenmodel des Kohlendioxidmoleküls (1C + 2O).

KHLKC

LKCK

H

KH

KHEthen

L

K

OLKC

L

K

O

Kohlendioxid

19) Zeichne das Schalenmodel des Ethenmoleküls (2C + 2H).

20) Gib die Summenformel der folgenden Moleküle an.

a) Ethanol

H N C O P

b) Phosphorsäure a) Vitamin C b) TNT

C2H6O H2O4P C6H6O6 C7H3N3O6

IonenAufbau der Materie A 10 A21) Was sind elektrisch neutrale Atome? Wie reagieren sie auf andere elektrisch geladene Teilchen?

Elektrisch neutrale Atome haben gleich viele Elektronen wie Protonen. Deren

elektrische Ladungen gleichen sich gegenseitig, die Atome als Ganzes sind somit

elektrisch neutral und reagieren nicht auf elektrisch geladene Teilchen.

22) Was sind Ionen, Kationen und Anionen und wie entstehen sie? Wie reagieren sie auf andere elekt-risch geladene Teilchen?

Kommen sich zwei Atome nahe, kann das eine dem anderen ein Valenzelektron

entreissen. Nun besitzen die Atome nicht mehr gleich viele Protonen wie Elektro-

nen und ihre elektrischen Ladungen gleichen einander nicht mehr ganz aus. Das

Atom als Ganzes ist elektrisch geladen und wird Ion genannt. Ist es negativ elek-

trisch geladen wird es Anion, ist es positiv geladen Kation genannt. Sie stossen

gleich geladene Teilchen ab und ziehen entgegengesetzte Teilchen an.

23) Was besagt die Edelgasregel?

Atome geben so lange Elektronen ab oder nehmen welche auf, bis sie nur noch

volle Schalen haben.

IonenAufbau der Materie A 11 A

Li K L

Ionentyp: Kation

X

24) Streiche Elektronen oder füge welche hinzu um aus den Atomen Ionen im Edelgaszustand zu ma-chen. Ergänze das Elementkürzel mit der elektrischen Ladung und gib an, ob es nun Kationen oder Anionen sind.

1+F K L

Ionentyp: Anion

1-

Mg K L M

Ionentyp: Kation

X

X

2+Cl K L M

Ionentyp: Anion

1-

Ionentyp: Anion

P K L M3-

O K L

Ionentyp: Anion

2-Ne K L

Ionentyp: kein Ion

Be K L

Ionentyp: Kation

X X2+

N K L

Ionentyp: Kation

3+

Na K L M

Ionentyp: Kation

X

1+Ar K L M

Ionentyp: kein Ion Ionentyp: Anion

S K L M2-

SalzbindungenAufbau der Materie A 12 A25) Salzbindungen finden zwischen Metallen (Kationen) und Nichtmetallen (Anionen) statt. Färbe im

Periodensystem alle Metalle grau und alle Nichtmetalle blau ein.

1 HWasserstoff

2 HeHelium

3 LiLithium

4 BeBeryllium

5 BBor

6 CKohlenstoff

7 NStickstoff

8 OSauerstoff

9 FFluor

10 NeNeon

11 NaNatrium

12 MgMagnesium

13 AlAluminium

14 SiSilicium

15 PPhosphor

16 SSchwefel

17 ClChlor

18 ArArgon

19 KKalium

20 CaCalcium

21 ScScandium

22 TiTitan

23 VVanadium

24 CrChrom

25 MgMangan

26 FeEisen

27 CoCobalt

28 NiNickel

29 CuKupfer

30 ZnZink

31 GaGallium

32 GeGermanium

33 AsArsen

34 SeSelen

35 BrBrom

36 KrKrypton

37 RbRubidium

38 SrStrontium

39 YYttrium

40 ZrZirconium

41 NbNiob

42 MoMolybdän

43 TcTechnetium

44 RuRuthenium

45 RhRhodium

46 PdPalladium

47 AgSilber

48 CdCadmium

49 InIndium

50 SnZinn

51 SbAntimon

52 TeTellur

53 IIod

54 XeXenon

55 CsCaesium

56 BaBarium

72 HfHafnium

73 TaTantal

74 WWolfram

75 ReRhenium

76 OsOsmium

77 IrIridium

78 PtPlatin

79 AuGold

80 HgQuecksilber

81 TlThallium

82 PbBlei

83 BiBismut

84 PoPolonium

85 AtAstat

86 RnRadon

87 FrFrancium

88 RaRadium

104 RfRutherfordium

105 DbDubnium

106 SgSeaborgium

107 BhBohrium

108 HsHassium

109 MtMeitnerium

110 DsDarmstadtium

111 RgRoentgenium

26) Wie und wodurch werden die Atome in Salzen zusammengehalten?

Die elektrisch geladenen Kationen und Anionen ziehen sich gegenseitig an. Um ein

Kation ordnen sich Anionen an, jedes dieser Anionen wird wiederum von Kat-

ionen umgeben. So ensteht ein elektrostatisches Gitter aus Ionen, Kristallgitter

genannt.

27) Lehrerexperiment: In diesem Experiment mischt deine Lehrperson Eisen- mit Schwefelpulver und erhitzt es, so verbinden sich die Elemente zum Salz Eisensulfid.

Ordnungszahl = Anzahl Protonen und Elektronen im neutralen Atom = 8

=> 6 Valenzelektronen => Ion kann noch zwei Elektronen aufnehmen

=> Ladung ist 2-

a) Eisenionen sind meist 2+ geladen, was ist die Ladung der Schwefelionen?

SalzbindungenAufbau der Materie A 13 A

FeS

b) Wie lautet die Verhältnisformel von Eisensulfid?

Fe2S3

c) Selten gibt es Eisenionen die 3+ geladen sind. Wie lautet dann die Verhältnisformel von Eisensulfid?

d) Untersuche die Eigenschaften der drei Stoffe Eisen, Schwefel und Eisensulfid.

Eisen Schwefel EisensulfidFarbe?

grau gelb schwarz

magnetisch?ja nein nein

Härte?hart weich hart

Dichte?(Gewicht von 1cm3) 7,874 g/cm3 2 g/cm3 4,84 g/cm3

Es entsteht ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften.

e) Was lässt sich aus den Eigenschaften der drei Stoffe schliessen? Was geschieht bei der Verbindung der Stoffe?

28) Notiere je eine Verhältnisformel von Salzen, die mit Natrium, Calcium und Sauerstoff gebildet wer-den können.

NaCl, NaF, Na2O, Na2S / CaF2, CaCl2, Ca0, CaS / Li2O, Na2O, K2O, BeO, MgO, CaO

MetallbindungenAufbau der Materie A 14 A29) Wie und wodurch werden die Atome in Metallen zusammengehalten? Schreibe eine Erklärung.

Verwende die Begriffe Atomrumpf, Elektronenwolke, Gitter und Valenzelektronen.

Die Valenzelektronen lösen sich von den Atomen. Die elektrisch positiv gelade-

nen Atomrümpfe bilden ein Gitter, die Valenzelektronen bewegen sich frei zwi-

schen den Rümpfen, man nennt dies eine Elektronenwolke. Die positiv geladenen

Rümpfe und die negativ geladenen Valenzelektronen in der Wolke ziehen sich

gegenseitig an und halten die Metallatome somit zusammen.

30) Erkläre was eine Legierung ist und nenne ein Beispiel.

Eine Legierung ist ein Verbindung mehrerer Metallelemente. Sie bestehen aus ei-

nem Metallgitter das aus Atomen verschiedener Metallelemente besteht.

Beispiele:

Bronze => Kupfer + Zinn

Sterlingsilber => Silber + Kupfer

Edelstahl => Eisen + Chrom + Nickel

AtomverbindungenAufbau der Materie A 15 A31) In welche 3 Gruppen werden die Elemente eingeteilt? Färbe die Elemente im Periodensystem ent-

sprechend ein und vervollständige die Legende.

Bindungsart:kovalente Bindung Salzbindung Metallbindung

Name des Produkts: Molekül Salz Legierung (Metall)

Beteiligte Elementgruppen: Nichtmetall +

Nichtmetall

Metall + Nichtmetall Metall + Metall

Grund für den Zusammenhalt der Atome:

Atomkerne ziehen

gleiches Elektronen-

paar an

Elektronentausch =>

Anionen und Kat-

ionen ziehen sich

gegenseitig an

=> Salzgitter

Atomrümpfe ziehen

an Valenzelektronen

in Elektronenwolke

=> Metallgitter

1 HWasserstoff

2 HeHelium

3 LiLithium

4 BeBeryllium

5 BBor

6 CKohlenstoff

7 NStickstoff

8 OSauerstoff

9 FFluor

10 NeNeon

11 NaNatrium

12 MgMagnesium

13 AlAluminium

14 SiSilicium

15 PPhosphor

16 SSchwefel

17 ClChlor

18 ArArgon

19 KKalium

20 CaCalcium

21 ScScandium

22 TiTitan

23 VVanadium

24 CrChrom

25 MgMangan

26 FeEisen

27 CoCobalt

28 NiNickel

29 CuKupfer

30 ZnZink

31 GaGallium

32 GeGermanium

33 AsArsen

34 SeSelen

35 BrBrom

36 KrKrypton

37 RbRubidium

38 SrStrontium

39 YYttrium

40 ZrZirconium

41 NbNiob

42 MoMolybdän

43 TcTechnetium

44 RuRuthenium

45 RhRhodium

46 PdPalladium

47 AgSilber

48 CdCadmium

49 InIndium

50 SnZinn

51 SbAntimon

52 TeTellur

53 IIod

54 XeXenon

55 CsCaesium

56 BaBarium

72 HfHafnium

73 TaTantal

74 WWolfram

75 ReRhenium

76 OsOsmium

77 IrIridium

78 PtPlatin

79 AuGold

80 HgQuecksilber

81 TlThallium

82 PbBlei

83 BiBismut

84 PoPolonium

85 AtAstat

86 RnRadon

87 FrFrancium

88 RaRadium

104 RfRutherfordium

105 DbDubnium

106 SgSeaborgium

107 BhBohrium

108 HsHassium

109 MtMeitnerium

110 DsDarmstadtium

111 RgRoentgenium

Metalle Halbmetalle Nichtmetalle

32) Trage in der Tabelle die Eigenschaften der 3 Bindungsarten ein.