V1: Reaktion von Kupfer

mit Schwefel im Reagenzglas

Aufgabe: Wiegen Sie vor und nach der Reaktion die Gesamtmasse des Reagenzglases mit den beteiligten Stoffen. Ändert sich die Masse?

Beobachtung 1: ...............................................................................................................................

Reaktionsgleichung:

Beobachtung 2: Die Masse der Endstoffe ist .......................................................... wie die Masse der Ausgangsstoffe.

Ausgangsstoffe = ................................................, Endstoffe = ............................................

Erklärung des Befunds mit der Daltonschen Atomhypothese (1808): alle Elemente bestehen aus kleinsten, chemisch nicht weiter zerlegbaren Teilchen, den Atomen (von griechisch atomos = unteilbar). Alle Atome eines Elementes A haben gleiche Masse. Die Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich aber in der Masse.

Aufgabe: welche Atommasse haben S- und Cu-Atome?

Seit Dalton gilt: treten Elemente zu einer Verbindung zusammen, gibt es keine Umwandlung von Materie (wie die Alchimisten glaubten), sondern nur

...................................................................................................................................................... .

b) Gesetz der konstanten Proportionen (Proust 1799)

Kupfer und Schwefel reagieren zu Kupfersulfid

Versuch 1:

               1,0 g Cu + 1,0 g S --> 1,25 g Kupfersulfid Rest: 0,75 g S

Versuch 2:

 

1,0 g Cu + 2,0 g S --> 1,25 g Kupfersulfid Rest: 1,75 g S

Frage: in welchem Massenverhältnis kommen Cu und S bei den Versuchen in den Produkten vor?

....................................................................................................................................................

allgemein:

Große Bedeutung hat dieses Gesetzes bei der Vorausberechnung der optimalen Eduktmengen bei der Darstellung chemischer Produkte.

Beispiel: die BASF bekommt den Auftrag, 125 Tonnen Kupfersulfid zu produzieren. Welche Mengen an Edukten sind einzusetzen, um keine Rohstoffe zu vergeuden?

3. Quantitative Beziehungen bei Gasen

Die Beobachtungen von Gay-Lussac und Humboldt (1808): Die Volumina der an einer Reaktion beteiligten Gase stehen immer im Verhältnis einfacher ganzer Zahlen zueinander.

Beispiel Wassersynthese:

2 Volumina Wasserstoff + 1 Volumen Sauerstoff --> 2 Volumina Wasserdampf

Daraus leitete Avogadro 1811 den Satz des Avogadro ab (heute Avogadrosches Gesetz):

Avogadro erkannte dabei auch, daß alle gasförmigen Elemente –außer den Edelgasen- immer zweiatomige Moleküle sind.

Fragen: Wieso nehmen verschieden schwere gasförmige Atome oder Moleküle das gleiche Volumen ein (Tipp: Brownsche Molekularbewegung)?

Wie muß das Molekül Ammoniak aussehen, wenn 3 l Wasserstoff mit 1 l Stickstoff zu 2 l Ammoniak reagiert?

Vorbemerkung: Materie kann aus 3 Teilchenarten bestehen:

A) Verhältnisformeln benutzt man zur Charakterisierung von Ionen und kleinen Molekülen

1. Ionen (elektr. geladene Atome)
   Bsp.: NaCl -> die Verbindung Kochsalz besteht aus den geladenen Atomen Natrium und Chlor im Verhältnis 1:1
   
   Übungen: CaCl₂
   
   Teilchenmodell:
   
2. Kleine Moleküle (wo ein Element nur einmal vorkommt)
   Beispiele: H₂O -> das Molekül Wasser besteht aus Wasserstoffatomen und Sauerstoffatomen im Verhältnis 2:1
   
   Teilchenmodell:
   
   Übungen: (NH₃, CO₂, O₂)
   

Aus Verhältnisformeln ist nicht zu erkennen, ob eine Verbindung aus Molekülen oder Ionen besteht.

Faustregel: bei einer Verbindung Metall-Nichtmetall haben wir Ionen, bei einer Verbindung Nichtmetall- Nichtmetall Moleküle! Beispiele:

B) Summenformeln werden bei Molekülen benutzt (wenn jedes Element mehr als einmal vorkommt)

Beispiel H₂O₂ Wasserstoffperoxid, es hat 2 Wasserstoff- und 2 Sauerstoffatome.

Teilchenmodell:

Die Summenformel gibt die Anzahl (=Summe) der jeweiligen Atomsorte im Molekül an. Vorteil der Summenformel: man kann von der Formel auf die Struktur des Moleküls schließen.

C) Strukturformeln geben noch detaillierter die Raumstruktur von Molekülen an