chemische Bindungen – Übung (Learningapps)
Schlagwort: chemische
Ethanol – der Trinkalkohol
Eigenschaften von Ethanol
Ethanol ist brennbar, flüssig, farblos und charakteristisch riechend. Ethanol gehört zu den Molekülsubstanzen aus der Gruppe der Alkohole/Alkanole. Er besitzt die Summenformel \( C_{2} H_{5}OH \).
Ethanol ist mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar. Dabei kommt es jedoch zu einer Vermischung von unterschiedlich großen Molekülen, wobei kleine Moleküle in die Zwischenräume großer Teilchen eingelagert werden. Diesen Effekt nennt man Volumenkontraktion. Aus 50ml +50ml werden 96ml. Die Lösung/Vermischung beider Stoffe verläuft exotherm.
Erklärung mit Kugelmodell:
Verwendung von Ethanol
Herstellung von Ethanol
Ethanol wird seit Jahrtausenden vom Mensch technisch hergestellt. Dabei kommt ein natürlich ablaufender Prozess – die alkoholische Gärung – zum Einsatz. Ausgangsstoffe sind zuckerhaltige Früchte. Auf deren Oberflächen leben Hefepilze, die in ihrem Stoffwechsel Zucker(Glucose) zu Ethanol umwandeln. Das Nebenprodukt ist Kohlenstoffdioxid \( CO_2 \).
\( Glucose \) \( \longrightarrow\) \( Ethanol \) + \( Kohlenstoffdioxid \)
\( C_{6}H_{12}O_{6} \) \( \longrightarrow\) \( 2 C_{2}H_{5}OH \) + \( 2 CO_2 \)
Die Weinherstellung:
Alternative:
Bierherstellung in Deutschland
Kann man aus allen Zuckern Ethanol durch Gärung gewinnen?
Wirkung von Alkohol:
Alkohol und die Gesellschaft —(Präsentation)
Bindungsanalysen
Die chemische Bindung
► Warum sind manche Stoffe fest und andere gasförmig oder flüssig?
► Weshalb zeigen manche Stoffe ein Farbigkeit, während andere farblos erscheinen?
► Warum reagieren bestimmte Stoffe miteinander und andere kann man zusammen lagern, ohne dass Interaktionen geschehen?
► Wasser ist ein gutes Lösungsmittel, aber nicht für alle Stoffe. Wieso?
Die Antworten auf diese Fragen kann man mit chemischen Bindung erklären, die den beteiligten Teilchen zu Grunde liegt! Sie bestimmt die Neigung zur Zusammenlagerung oder Abstoßung. Damit also auch das chemische Verhalten gegen andere Stoffe, die stofflichen Zustände und auch die äußere Erscheinung der Stoffe.
Chemische Bindungen – also der Zusammenhalt der kleinsten Teilchen in Stoffen – beruhen auf der Annäherung von Atomen. Die dabei gewonnene Nähe führt zur unmittelbaren Anziehung von unterschiedlichen Ladungen. Kerne ziehen Elektronen anderer Atome ebenso an, wie ihre eigenen Elektronen. Die Außenelektronen fremder Atome sind dabei am meisten beeinflussbar.
Annäherung – Durchdringung – Elektronenpaarbindung (Atombindung)
Nach der Annäherung kommt es zur Durchdringung der Atomhüllen und damit zur Ausbildung von gemeinsamen Bereichen. Dort gibt es keine Zugehörigkeit von Elektronen zu ihrem Kern mehr.
Die Elektronen mit diesem Abstand vom fremden Kern – immer zwei – werden nun gemeinschaftlich genutzt. Es bilden sich gemeinsam genutzte „Elektronenpaare“ aus. Teilchen, die so verbunden sind haben eine Elektronenpaarbindung oder Atombindung. (Beispiele: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, und weitere Nichtmetalle)
Die polare Atombindung/Elektronenpaarbindung)
Nähern sich zwei Partner mit unterschiedlichen Anziehungskräften (unterschiedliche Elektronegativität EN -Werte im PSE ), so entsteht eine polare Atombindung. Hier werden die Elektronen des „schwächeren Partners“(kleinerer EN Wert) stärker vereinnahmt und es entstehen Moleküle mit nach außen wirkenden Ladungsbereichen. Dies hat auf Löslichkeiten der Stoffe und ihre Neigung zur Zusammenlagerung von Teilchen also beispielsweise beim Aggregatzustand große Auswirkungen.
Die ionische Bindung – Ionenbeziehung
Bei zu hoher Anziehungskraft eines Partners – Elektronegativität – können die Außenelektronen auch vollständig in die Hülle des stärkeren Atoms wechseln. Es entsteht dann Ionen. Diese Bindungsart nennt man Ionenbeziehung.
Unterscheiden sich zwei Atomarten in ihrer Elektronegativität (EN) um mehr als 1,7 , so ist die Ionenbildung und damit die Ionenbindung sehr wahrscheinlich. Bei Natrium (EN= 0,9) und Chlor (EN=3,0) beträgt der Unterschied 2,1.
Wir kennen die Verbindung von Natrium und Chlor als Natriumchlorid, dem Kochsalz. Sie ist eine kristalline Ionensubstanz, die aus positiv und negativ geladenen Ionen besteht, wie alle Salze.
weiterführender Artikel:
► Weitere Bindungsanalysen
Arbeitsblätter zum Thema:
Die stille Oxidation – Rosten
Materialien, die den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, verwittern. Die stille, langsame Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft und der Hilfe von Wasser in Form von Regen, Schnee und Eis, Kälte und Hitze betrifft Stoffe, wie Metalle, Glas, Kunststoffe, Farben und Lacke, Textilien und viele mehr.
Bei den Metallen sprechen wir vom „Rosten“ oder dem „Korrodieren“.
Der Begriff „Korrosion“ ist jedoch international auch mit „corrosive“ – zerstörend oder ätzend belegt.
Rostschutz
Rost entsteht, wenn Metall mit Sauerstoff (und Wasser) in Kontakt kommt. Besonders Eisen ist anfällig für Rost, der es schwächt und unansehnlich macht. Um Haushaltsgegenstände, Werkzeuge und Gebäudeteile vor Rost zu schützen, gibt es verschiedene Methoden, die auch zu Hause mit einfachen Mitteln und Haushaltschemikalien angewendet werden können.
1. Lackieren oder Beschichten
Eine einfache Möglichkeit, Metalle vor Rost zu schützen, ist das Lackieren oder Beschichten. Du kannst Metalle wie Fahrradrahmen, Geländer oder Werkzeuge mit Rostschutzfarbe behandeln. Diese bildet eine Barriere gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff. Besonders praktisch sind Sprühdosen, die du leicht auftragen kannst. Vor dem Lackieren solltest du die Metalloberfläche sauber machen, um sicherzustellen, dass die Farbe gut haftet.
2. Ölen und Fetten
Eine weitere Methode ist das Einölen oder Einfetten von Metallteilen. Öle wie Nähmaschinenöl, oder sogar Haushaltsfette wie Vaseline, können eine schützende Schicht auf der Metalloberfläche bilden. Diese Methode eignet sich besonders für Werkzeuge und Geräte, die oft benutzt werden, wie Schraubenschlüssel, Gartenwerkzeuge oder Türscharniere. Das Öl verhindert, dass Feuchtigkeit an das Metall gelangt.
Anwendung:
- Wische das Metall mit einem Tuch ab, um Schmutz zu entfernen.
- Trage eine dünne Schicht Öl oder Fett auf das Metall auf.
- Wiederhole die Anwendung regelmäßig, um den Schutz aufrechtzuerhalten.
3. Zitrone, Essig, Backpulver und Co(la)
Essig und Backpulver sind nicht nur nützliche Haushaltshelfer, sondern können auch bei der Entfernung von Rost und dem Schutz von Metallgegenständen helfen. Essig oder Zitronensäure aber auch die Phosphorsäure in der Cola reagieren mit dem Rost und lösen ihn auf, während Backpulver neutralisierend wirkt und Oberflächen reinigt.
Anwendung:
- Weiche kleinere, verrostete Gegenstände in Essig ein und lasse sie einige Stunden stehen.
- Bei größeren Flächen kannst du ein Tuch in Essig tränken und es auf den Rost legen.
- Verwende anschließend eine Paste aus Backpulver und Wasser, um die restlichen Rostspuren zu entfernen und die Oberfläche zu glätten.
4. Beschichtungen mit Zink, Emaille oder Gummi
Eine Methode, die du vielleicht von großen Metallteilen wie Zäunen oder Blechdächern kennst, ist das Verzinken. Dabei wird eine dünne Schicht Zink auf das Metall aufgetragen, die es vor Rost schützt. Diese Methode wird allerdings meist in Werkstätten durchgeführt und erfordert spezielle Geräte.
Emaille ist eine dünne Porzellanschicht, die auf Metallgegenstände gebracht wird. Auch die Gummierung von Werkzeugen und Drähten – wie bei Zäunen- dient dem Rostschutz.
5. Rostschutz durch Lagerung
Nicht alle Methoden müssen chemisch sein. Du kannst Rost auch verhindern, indem du Metalle trocken lagerst. Feuchtigkeit ist der größte Feind von Metall. Daher sollten Werkzeuge und Geräte nach dem Gebrauch abgewischt und an einem trockenen Ort aufbewahrt werden. In feuchten Räumen wie Kellern kannst du Luftentfeuchter verwenden, um die Luftfeuchtigkeit zu senken.
Zusammenfassung: Um Haushaltsgegenstände, Werkzeuge und Geräte vor Rost zu schützen, gibt es viele Methoden, die du zu Hause anwenden kannst. Lacke, Öle, Essig und Backpulver sind einfache Mittel, um Rost zu verhindern oder zu entfernen. Am wichtigsten ist jedoch, Metalle trocken zu halten, da feuchte Luft die Hauptursache für Rost ist.