Was ist Chemie?
ägyp. für ch’mi = schwarz
Chemie ist eine Naturwissenschaft.
Chemie ist die Lehre von den Stoffen, ihrem Aufbau, ihren Eigenschaften und ihren Reaktionen.
1 Stoffe und ihre Eigenschaften
1.1 Körper und Stoff
Körper: Die Gegenstände unserer Umwelt heißen Körper. Jeder Körper hat eine bestimmte Masse und nimmt einen Raum ein.
Stoff: nennt man das Material, aus dem die Körper bestehen.
1.2 Eigenschaften der Stoffe
a) Eigenschaften können z.T. mit den Sinnen erfasst werden; z. B.
• Aussehen (Farbe, Oberflächenglanz, Kristallform)
• Geruch
• Geschmack
b) Eigenschaften können z.T. auch mit Geräten gemessen werden; z.B.
• Elektrische Leitfähigkeit
• Schmelztemperatur, Siedetemperatur
• Härte
c) Weitere Eigenschaften z.B.
• Löslichkeit
• Magnetismus
• Wärmeleitfähigkeit
• Brennbarkeit
• Dichte
1.2.1 Dichte und Dichtebestimmung
Die Dichte, Formelzeichen: ρ (griechisch: Rho), ist eine physikalische Eigenschaft eines Materials.
Die Dichte ist eine Stoffkonstante und unabhängig vom Ort. Die Dichte ist dagegen abhängig von Temperatur und Druck
a) Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten (bei Zimmertemperatur)
[Schülerexperiment: Dichtebestimmung von Alkohol und Wasser]
1. Schritt: Das Volumen wird mit dem Messzylinder ermittelt.
Hinweis zum Ablesen der Höhe einer Flüssigkeit in einem Messzylinder:
2. Schritt: Durch Wägung wird die Masse der Stoffportion bestimmt.
3. Schritt: Rechnung
Ergebnis: Die Dichte beträgt bei Wasser etwa 1 g/cm³, von Ethanol ca. 0,79 g/cm³.
b) Bestimmung der Dichte von Feststoffen
[Schülerexperimente: Dichtebestimmung von Kupfer und Eisen]
1. Schritt: Bestimmung der Masse der Stoffportion (mit Waage)
2. Schritt: Bestimmung des Volumens (Wasserverdrängung mit Messzylinder)
3. Schritt: Rechnung (Einsetzen der experimentell gefundenen Werte)
Ergebnis: Die Dichte beträgt bei Kupfer 8,93 g/cm³ und bei Eisen 7,87 g/cm³.
c) Bestimmung der Dichte von Gasen (bei Zimmertemperatur)
Apparatur zur Dichtebestimmung von Gasen:
Eine Gaswägekugel wird mit der Wasserstrahlpumpe weitgehend luftleer gepumpt und gewogen. Mit Hilfe eines Kolbenprober wird eine Gasportion mit bekannten Volumen (100 ml) in die Gaswägekugel eingesaugt. Die mit 100 ml Luft gefüllte Kugel wird erneut gewogen. Aus der Massenzunahme und dem Volumen (100 ml) wird die Dichte der Luft berechnet.
Ergebnis: Bei 20°C und Normdruck 1013 hPa beträgt die Dichte (g/cm³) von Luft 0,00129.
Übungsaufgaben
1.) Für 1 kg Spiritus benötigt man eine Flasche mit einem Inhalt von 1,264 L. Berechne die Dichte von Alkohol.
Lsg: 0,7913 g/cm³ Um die Lösung zu sehen, müsst ihr den Text hinter der Lösung markieren.
2.) Welches Volumen muss ein Heliumballon besitzen, um 1 kg Helium aufnehmen zu können. Dichte von Helium: ρ = 0,000178 g/cm³
Lsg: 5 617 L
3.) Im Entwicklungsbüro von Daimler überlegt man sich, ob man in einer neuen Modellreihe den Fahrzeugunterbau statt aus Eisen aus Aluminium herstellen sollte. Das Volumen der zu ersetzenden Teile beträgt insgesamt 50 l. Wie groß wäre die Gewichtsersparnis?
Dichte von Eisen: ρ = 7,9 g/cm³,
Dichte von Aluminium: ρ = 2,7 g/cm³
Lsg: m(Fe) = 395 kg; m(Al) = 135 kg; Gewichtsersparnis: 260 kg
4.) Bankräuber leeren einen Tresor, der mit Goldmünzen gefüllt ist. Sie verstauen das Gold in eine Reisetasche mit folgender Abmessung: Länge: 0,9 m, Breite: 45 cm, Höhe: 38 cm. Sie füllen die Tasche ganz voll und lassen die restlichen Münzen zurück. Wie schwer ist der Inhalt der Tasche?
Dichte von Gold: ρ = 19,3 g/cm³
Lsg: m = 2 970 kg
5.) Wie schwer wäre die Tasche, wenn sie anstatt mit Gold mit Magnesium gefüllt wäre?
Dichte von Magnesium: ρ = 1,74 g/cm³
Lsg: m = 268 kg
c) Weitere Eigenschaften z.B.br /