Zwischenmolekulare Kräfte S. 1

Fachdidaktik Chemie ETH

Struktur und Eigenschaften 4 Fälle Substanz

Siede- und Schmelztemperatur

Löslichkeit in Wasser

elektrische Leitfähigkeit

Fall 1: Moleküle ohne H-Brücken

Wasserstoff Fall 2: Moleküle mit H-Brücken

CH3CH2OH Ethanol (= Trinkalkohol) Fall 3: Salze

Kaliumnitrat Fall 4: Metalle

Zink

WB steht für Wasserstoffbrücken Faustregel für die Löslichkeit der Salze: Sulfide, Carbonate und Hydroxide sind oft schwer löslich. Alkalimetallsalze, Acetate und Nitrate sind immer leicht löslich.

Amadeus Bärtsch

2.12.2016

Zwischenmolekulare Kräfte S. 2

Fachdidaktik Chemie ETH

1. Aufgabe zeigt, dass die Eigenschaften zuverlässig aus der Struktur abgeleitet werden können. Wie immer lohnt es sich die erste Zeile vorzumachen Substanz

Formel

Struktur

Siede- & Schmelztemperatur

wasserlöslich?

elektrisch leitend?

Cd

Kr

Bariumsulfat

Natriumsulfat

Ameisensäure

HCOOH

CO2

Ti

TiO2

Toluol

Amadeus Bärtsch

C6H5CH3

2.12.2016

Zwischenmolekulare Kräfte S. 3

Fachdidaktik Chemie ETH

Lösung zu Aufgabe 1 Substanz

Formel

Cadmium

Struktur

Siede- & Schmelztemperatur

wasserlöslich?

elektrisch leitend?

Cd

hoch bei 25 °C fest Metall

unlöslich (Metall)

leitet

Krypton

Kr

tief bei 25 °C gasförmig schwache vdW

unlöslich (keine WB)

isoliert

Bariumsulfat

BaSO4

hoch bei 25 °C fest Salz

Faustregel macht keine Voraussage

leitet gelöst oder geschmolzen

Natriumsulfat

Na2SO4

hoch bei 25 °C fest Salz

leicht löslich, da Alkalimetallsalz

leitet gelöst oder geschmolzen

Ameisensäure

HCOOH

mittel bei 25 °C flüssig WB

löslich, da WB mit Wasser

isoliert

Kohlendioxid

CO2

tief bei 25 °C gasförmig geringe vdW

löslich, da WB mit Wasser

isoliert

Titan

Ti

hoch bei 25 °C fest Metall

unlöslich (Metall)

leitet

Titan(IV)TiO2 oxid Titandioxid

hoch bei 25 °C fest Salz

Faustregel macht keine Voraussage

leitet gelöst oder geschmolzen

Toluol

mittel bei 25 °C flüssig beachtliche vdW

unlöslich (keine WB)

isoliert

C6H5CH3

2. Aufgabe: Bestimmung des Aggregatzustands bei einfachen und anspruchsvollen Beispielen In welchem Aggregatzustand liegen die Stoffe bei Raumtemperatur (also bei 25 °C) vor? He, H2, CH4, CH4O, CH3CH2OH, NaOH, Na, CH3(CH2)5CH3, CH3(CH2)5000CH3, CH2O, HCl, NaCl, H2O, Fe, HOCH2(CHOH)3CH2OH gasförmig

Amadeus Bärtsch

flüssig

fest

2.12.2016

Zwischenmolekulare Kräfte S. 4

Fachdidaktik Chemie ETH

3. Aufgabe: Eigenschaften, die nicht ohne weiteres in der chemischen Formel ersichtlich sind Substanz Formel

Struktur

Siede- & Schmelztemperatur

wasserlöslich?

elektrisch leitend?

CH3(CH2)2CH3

(CH3CH2)2O

Eisen(II)sulfid

Natriumcarbonat

S8

MnO2

KMnO4

H2NCONH2

C

4. Aufgabe: Welche Eigenschaften besitzt die folgende Substanz? CH3(CH2)16COONa Erklären Sie den Aggregatzustand und die Löslichkeit mit der Struktur. Mit dieser Aufgabe kann man elegant zum Thema Seifen und Waschmittel überleiten.

Amadeus Bärtsch

2.12.2016

Zwischenmolekulare Kräfte S. 5

Fachdidaktik Chemie ETH

Lösung zu Aufgabe 3 Substanz Formel

Struktur

Butan

Siede- & Schmelztemperatur

wasserlöslich?

elektrisch leitend?

tief nein keine WB bei 25 °C gasförmig 34 e => schwache vdW

isoliert (ungeladenes Molekül)

tief bei 25 °C flüssig 42 e- => mässige vdW

nein zu wenig WB

isoliert (ungeladenes Molekül)

hoch bei 25 °C fest Ionengitter

Sulfide sind schwer löslich

leitet, wenn geschmolzen

hoch bei 25 °C fest Ionengitter

Alkalisalze sind immer leicht löslich

leitet, wenn geschmolzen oder gelöst

nein keine WB

S8

mittel bei 25 °C fest 128 e- => starke vdW

isoliert (ungeladenes Molekül)

Mangan(IV)-oxid Mangandioxid MnO2

hoch bei 25 °C fest Ionengitter

Faustregel macht keine Voraussage

leitet, wenn geschmolzen oder gelöst

Kaliumpermanganat KMnO4

hoch bei 25 °C fest Ionengitter

Alkalisalze sind immer leicht löslich

leitet, wenn geschmolzen oder gelöst

Harnstoff H2NCONH2

mittel bei 25 °C fest sehr viele WB

leicht löslich viele WB

isoliert (ungeladenes Molekül)

Kohle

hoch bei 25 °C fest starkes Gitter

unlöslich Graphit leitet weder WB noch delokalisierte Ladungen Elektronen

CH3(CH2)2CH3 Diethylether (CH3CH2)2O Eisen(II)-sulfid FeS Natriumcarbonat Na2CO3 Schwefel

C

Weiterführende Literatur Struktur & Eigenschaften, Unterricht Chemie 21, Nr. 115 (2010) J. Mauch et al., Experimentelle Viskositätsvergleiche – Einfach und anschaulich StrukturEigenschaftsbeziehungen entwickeln, Praxis der Naturwissenschaften–Chemie in der Schule PdN-ChiS 2/63, S.10 (2014) N. Garner et al., Aromen im Chemieunterricht –Die Struktur bestimmt den Geruch, Praxis der Naturwissenschaften–Chemie in der Schule PdN-ChiS 2/63, Seite 26 (2014)

Amadeus Bärtsch

2.12.2016