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Bausteine der Materie – Fragen und Antworten 1. Erkläre die Atomvorstellung von John Dalton: A. Dalton definierte das Atom als kleinstes nicht weiter teilbares Partikel, aus dem jede Materie besteht. Ein Atom kann weder erzeugt noch vernichtet werden. 2. Erkläre den Begriff Atom A. Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern und ihn umkreisenden negativ geladenen Elektronen. Der Atomkern enthält meist noch elektrisch neutrale Neutronen. Die Masse eines Neutrons ist so groß wie die eines Protons. Die gesamt Masse eines Atoms liegt in seinem Atomkern. 3. Was hat Rutherford durch seinen Streuversuch herausgefunden? A. Er hat gezeigt, dass Atome keine massiven Kugeln sind und zwischen dem Atomkern und seinen Elektronen ein großer luftleerer Raum besteht und die gesamte Masse des Atoms im Atomkern vereinigt ist. 4. Welche Unterschiede gibt es zwischen dem Kugelmodell von Dalton und dem Kern-Hülle-Modell von Rutherford? A. Nach den Vorstellungen Daltons sind Atome massive Kugeln, die kleinsten Teile der Materie und nicht weiter teilbar. Der Streuversuch Ratherfords zeigte jedoch Atome, die aus kleinen Atomkernen und einer voluminösen Hülle bestehen. Die Masse des Atoms ist weitgehend im Atomkern vereinigt. Die weitgehend massenlosen Elektronen umkreisen den Atomkern in der Elektronenhülle. Die Ablenkung der alpha-Teilchen deutet auf einen positiv geladenen Atomkern hin. 5. Kohlenstoff C was sagt uns die a) Ordnungszahl 6 A. Der Atomkern enthält 6 Protonen und die Elektronenhülle 6 Elektronen. b) Nukleonenzahl 12 A. Der Atomkern besteht aus 6 Protonen und 6 Neutronen. c) Elementsymbol C A. Das Symbol steht für Carbon, Kohlenstoff. 6. Erkläre die Ordnungszahl A. Die Ordnungszahl ist eine laufende Nummer, die den Elementen zugeordnet sind. Sie gibt zudem die Anzahl der positiv geladenen Protonen im Kern an. Da das Atom als Ganzes neutral ist, müssen sich in der Elektronenhülle ebenfalls 6 negativ geladen Elektronen befinden. 7. Zeichne das Schalenmodell vom Sauerstoff 8. Was ist ein Neutron? A. Ein Neutron ist ein elektrisch neutrales Nukleon, also ein neutralesTeilchen eines Atomkerns 9. Zeichne den Schalenaufbau von Aluminium und gib an wie viele b) Elektronen, A. 13 c) Protonen, A. 13 c) Neutronen, A. 14 Aluminium besitzt. 10. Wie viele Neutronen besitzt Jod? A. 74 11. Wie viele Außenelektronen und Schalen hat a) Kalium, A. 2 Außenelektronen und 4 Schalen
b) Argon, A. 8 Außenelektronen und 3 Schalen 12. Erkläre vier Gemeinsamkeiten der Erdalkalimetalle A. Stehen in der zweiten Hauptgruppe und haben damit zwei Elektronen in der äußersten Schale, sind alle Metalle, lassen sich unter Abgabe von zwei Elektronen leicht oxidieren. Die stabile Oxidationsstufe ist +II. Sie bilden mit Halogenen und Schalkogenen Metallsalze. Erdalkalimetalle sind gute Strom- und Wärmeleiter. 13. Das Element Lithium hat die durchschnittliche Atommassenzahl 6,9. Wie kann das sein? A. Lithium ist ein Element, das aus Isotopen besteht. Isotope sind Atome mit der gleichen Protonenzahl im Atomkern, aber unterschiedlicher Anzahl an Neutronen. Isotope des gleichen Elements haben unterschiedliche Masse. Die chemischen Eigenschaften sind dagegen gleich. Aus dem prozentualen Anteil der Isotopen wird die mittlere Atommassenzahl als arithmetisches Mittel berechnet. Lithium besteht aus den Isotopen mit der Massenzahl 7 zu 92,6 % und der Massenzahl 6 zu 7,4 %. 14. Warum leitet eine Kochsalzlösung den elektrischen Strom, festes Kochsalz aber nicht? A. In der wässrigen Kochsalzlösung ist NaCl in positiv geladene Na+ - Ionen und negativ geladene Cl- - Ionen dissoziiert. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes wandern die Anionen zur Anode die Kationen zur Kathode und transportieren damit Ladung. Es fließt ein Strom. Im festen Kochsalz sitzen die Na+ - und die Cl- - Ionen in einem Kristallgitter, das sie nicht verlassen können. Es fließt deshalb kein Strom. b) zeichne das dazu passende Schalenmodell von NaCl A. Siehe Nr. 24 15. a) Zeichne das Schalenmodell N2
NΞN b) beschreibe die Bindungsart. A. Atombindung, Dreifachbindung c) Erkläre, ob in der Verbindung die Stickstoffatome die Edelgaskonfiguration erreichen. A. Im Stickstoffmolekül erreicht jedes Atom durch die Verwendung von drei Elektronen des anderen Stickstoffatoms die Edelgaskonfiguration. 16. Nach welcher Systematik ist das Periodensystem der Elemente (PSE) aufgebaut? A. Es ist eingeteilt in Perioden und Schalen. Jedes Element im Periodensystem ist einer Ordnungszahl zugeordnet, das der Protonenzahl im Atomkern entspricht. 17. Wie viel Schalen hat Magnesium und welche Buchstaben kennzeichnen sie? A. Magnesium mit dem Symbol Mg hat drei Schalen, die die Buchstaben K, L und M tragen. 18. Welche Gemeinsamkeiten haben die Alkalimetalle? A. Stehen in der ersten Hauptgruppe und haben damit ein Elektron in der äußersten Schale, sind alle Metalle, lassen sich unter Abgabe von einem Elektronen leicht
oxidieren. Die stabile Oxidationsstufe ist +I. Sie bilden mit Halogenen und Schalkogenen Metallsalze. Alkalimetalle sind gute Strom- und Wärmeleiter. 19. Was sind Isotope? A. Isotop steht für gleich. Damit sind Mischelemente gemeint, die aus Atomen mit der gleichen Anzahl an Protonen, aber unterschiedlicher Anzahl an Neutronen bestehen. Reinelemente bestehen nur aus einem Isotop. 20. Nenne Misch- und Reinelemente A. Mischelemente sind z. B. Wasserstoff, Lithium, Kohlenstoff und Chlor. Reinelemente sind Fluor, Natrium, Aluminium und Phosphor. 21. Erkläre den Begriff Edelgaskonfiguration A. Von einer Edelgaskonfiguration spricht man, wenn ein Atom oder Ion voll besetzte Elektronenschalen aufweist – wie Edelgase. 22. Was passiert bei der Elektrolyse von Zinkjodid? A. In wässriger Lösung dissoziiert Zinkjodid in das Kation Zn2+ und das Anion J-. Bei der Elektrolyse wird an die Lösung ein elektrisches Feld angelegt. Dies bewirkt eine Wanderung der Kationen zur Kathode und eine Wanderung der Anionen zur Anode. An der Kathode nehmen die Kationen je zwei Elektronen auf und werden dadurch neutral und scheiden sich an der Kathode als Zinküberzug ab. Die Jodid-Ionen geben an der Anode je ein Elektron ab, wodurch sie neutral werden. Zwei neutralisierte Jodatome verbinden sich zum Jodmolekül. 23. Erkläre die Ionenbindung am Beispiel von Kochsalz Bei der Reaktion von Natrium mit Chlor gibt Natrium sein Außenelektron an das elektronegativere Choratom ab. Durch diesen Elektronenübergang erlangt das NaIon Edelgaskonfiguration und zum Chlorid werdende Chloratom ebenfalls. Wegen der gegenseitigen Anziehung der gegensätzlich geladenen Ionen bilden sie im wasserfreien Zustand ein Kristallgitter. 24. Zeichne das Schalenmodell von Natriumchlorid
Na+
Cl-
25. Welche Atombindungen können unterschieden werden? Einfachbindungen, Zweifachbindungen und Dreifachbindungen. 26. Zeichne das Schalenmodell der Atombindung von gasförmigem Stickstoff A. Siehe Nr. 15 27. Prüfe, ob bei den folgenden Verbindungen eine Edelgaskonfiguration vorliegt: SO2, SO3, NO2 SO2 ist planar
A. Bei diesen Verbindungen liegt keine Edelgaskonfiguration vor. Schwefel enthält d-Orbitale und kann deshalb mehr als Elektronen aufnehmen: 8 in der Außenschale und 10 in den dOrbitalen. Stickstoff enthält in der NO2 – Verbindung ein ungepaartes Elektron in seinem
↔ SO2
SO3
NO2
Orbital. Ein weiteres Elektron ist delokalisiert zwischen den beiden Sauerstoffatomen und dem Stickstoffatom.
