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Chemie

Chemische reaktionen und ihre mechanismen

Bildung von estern

Begründung der stoffeigenschaften von estern durch zwischenmolekulare wechselwirkungen

Alkalimetalle und Erdalkalimetalle: Eigenschaften, Reaktionen und Verwendung

Name: Knowunity
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Alkalimetalle und Erdalkalimetalle: Eigenschaften, Reaktionen und Verwendung

Koala

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Die Alkalimetalle sind eine faszinierende Gruppe von Elementen mit einzigartigen Eigenschaften. Sie bilden die erste Hauptgruppe im Periodensystem und zeigen ähnliches chemisches und physikalisches Verhalten. Zu den wichtigsten Vertretern gehören Lithium, Natrium und Kalium. Diese Metalle sind sehr reaktiv, besonders in Kontakt mit Wasser und Sauerstoff. Ihre Verwendung erstreckt sich von der Industrie bis zum Alltag.

• Alkalimetalle zeichnen sich durch hohe Reaktivität, geringe Dichte und niedrige Schmelzpunkte aus
• Ihre Reaktion mit Wasser ist oft heftig und führt zur Bildung von Wasserstoff und Hydroxiden
• In der Natur kommen sie aufgrund ihrer Reaktivität nur in Verbindungen vor
• Die Flammenfärbung ist ein charakteristisches Merkmal zur Identifikation der einzelnen Elemente
• Ihre Verwendung reicht von Batterien über Straßenbeleuchtung bis hin zu medizinischen Anwendungen

28.9.2021

2899

CHEMIE KLASSE 9
Die Elemente der ALKALIMETALLE (1HG im PSE)
Lithium (Li)
Natrium (Na)
Kalium (K)
● Rubidium (Rb)
Cäsium (Cs)
Francium (Fr)
●

Aufbau des Periodensystems und Atombau

Das moderne Periodensystem besteht aus:

Spalten (Elementgruppen): 8 Hauptgruppen und Nebengruppen
Reihen (Perioden)

Die Ordnungszahl gibt die genaue Stellung eines Elements im PSE an.

Der Atombau wurde durch verschiedene Modelle erklärt:

John Daltons Vorstellung (1808): Atome sind unteilbar, kugelförmig und für jedes Element gleich groß und schwer.
Atombausteile:
- Elektronen (negative Ladungsträger)
- Protonen (positive Ladungsträger)
- Neutronen (keine Ladung)

Definition: Elektronen, Protonen und Neutronen sind die Elementarteilchen, aus denen Atome aufgebaut sind.

Atommodelle:
- Thomsonsche Atommodell (Rosinenkuchenmodell)
- Kern-Hülle-Modell

Highlight: Das Kern-Hülle-Modell beschreibt Atome mit einem positiv geladenen Kern, der von negativ geladenen Elektronen umgeben ist.

Diese Erkenntnisse über den Atombau sind fundamental für das Verständnis der chemischen Eigenschaften der Alkalimetalle und ihrer Reaktionen.

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Eigenschaften von Natriumhydroxid und das Periodensystem der Elemente

Natriumhydroxid (NaOH), auch bekannt als Natronlauge, ist ein wichtiges Produkt der Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser. Es hat folgende Eigenschaften:

Bildet mit Wasser eine alkalische Lösung: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
Konzentrierte Natronlauge (45-50%) ist ölig/flüssig
Verdünnte Natronlauge (ca. 7%) ist dünnflüssig
NaOH ist hygroskopisch, d.h. es zieht Wasser aus der Luft an

Das Periodensystem der Elemente (PSE) ordnet die Elemente nach ihrer chemischen Verwandtschaft und steigender Atommasse. Es wurde im 19. Jahrhundert von Dimitrij Mendelejew und Lothar Meyer entwickelt.

Vocabulary: Hygroskopisch bedeutet, dass ein Stoff die Fähigkeit hat, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen.

Highlight: Die Anordnung der Elemente im PSE ermöglicht es, Vorhersagen über die Eigenschaften noch unbekannter Elemente zu treffen.

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Reaktion von Lithium mit Wasser

Ein faszinierender Versuch demonstriert die Reaktion von Lithium mit Wasser. Dabei wird ein Stück Lithium in eine Glasschale mit Wasser gegeben, das Bromthymolblau enthält.

Beobachtungen:

Das Wasser färbt sich blau
Ein farbloses Gas entsteht und wird im Reagenzglas aufgefangen
Bei der Knallgasprobe ist ein deutliches "Plop" zu hören

Erklärung: Die blaue Färbung des Bromthymolblau zeigt eine alkalische Lösung an. Das farblose Gas wird durch die Knallgasprobe als Wasserstoff identifiziert. Die Reaktionsgleichung lautet:

2 Li(s) + 2 H₂O(l) → 2 LiOH(aq) + H₂(g)

Definition: Lithiumhydroxid (LiOH) ist das Produkt der Reaktion zwischen Lithium und Wasser, das in wässriger Lösung alkalisch reagiert.

Highlight: Diese Reaktion ist ein Beispiel für die hohe Reaktivität der Alkalimetalle mit Wasser, wobei Lithium im Vergleich zu anderen Alkalimetallen noch relativ mild reagiert.

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Die Elemente der Alkalimetalle

Die erste Hauptgruppe des Periodensystems umfasst die Alkalimetalle, zu denen Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cäsium (Cs) und Francium (Fr) gehören. Diese Elemente weisen ähnliche chemische und physikalische Eigenschaften auf, was sie zu einer zusammenhängenden Gruppe macht.

Lithium und Natrium, als Vertreter dieser Gruppe, zeigen charakteristische Merkmale:

Fester Aggregatzustand bei Raumtemperatur
Biegsamkeit und Duktilität
Elektrische Leitfähigkeit
Hohe Affinität zu Sauerstoff
Glänzende Oberfläche

Die Reaktion mit Sauerstoff ist bei beiden Elementen stark ausgeprägt, was zur Bildung von Oxiden führt:

4Li + O₂ → 2Li₂O 4Na + O₂ → 2Na₂O

Um diese reaktiven Metalle vor Oxidation zu schützen, werden sie unter Paraffinöl aufbewahrt.

Highlight: Die Alkalimetalle kommen in der Natur aufgrund ihrer hohen Reaktivität nicht in elementarer Form vor, sondern als lösliche oder unlösliche Salze.

Example: Eine Berechnung zeigt, dass zur vollständigen Oxidation von 42 Gramm Lithium bei Raumtemperatur etwa 36 Liter Sauerstoff benötigt werden.

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Aufbau des Periodensystems und Atombau

Das moderne Periodensystem besteht aus:

Spalten (Elementgruppen): 8 Hauptgruppen und Nebengruppen
Reihen (Perioden)

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Der Atombau wurde durch verschiedene Modelle erklärt:

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- Elektronen (negative Ladungsträger)
- Protonen (positive Ladungsträger)
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Eigenschaften von Natriumhydroxid und das Periodensystem der Elemente

Natriumhydroxid (NaOH), auch bekannt als Natronlauge, ist ein wichtiges Produkt der Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser. Es hat folgende Eigenschaften:

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Reaktion von Lithium mit Wasser

Ein faszinierender Versuch demonstriert die Reaktion von Lithium mit Wasser. Dabei wird ein Stück Lithium in eine Glasschale mit Wasser gegeben, das Bromthymolblau enthält.

Beobachtungen:

Das Wasser färbt sich blau
Ein farbloses Gas entsteht und wird im Reagenzglas aufgefangen
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Erklärung: Die blaue Färbung des Bromthymolblau zeigt eine alkalische Lösung an. Das farblose Gas wird durch die Knallgasprobe als Wasserstoff identifiziert. Die Reaktionsgleichung lautet:

2 Li(s) + 2 H₂O(l) → 2 LiOH(aq) + H₂(g)

Definition: Lithiumhydroxid (LiOH) ist das Produkt der Reaktion zwischen Lithium und Wasser, das in wässriger Lösung alkalisch reagiert.

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Die Elemente der Alkalimetalle

Lithium und Natrium, als Vertreter dieser Gruppe, zeigen charakteristische Merkmale:

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Biegsamkeit und Duktilität
Elektrische Leitfähigkeit
Hohe Affinität zu Sauerstoff
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Die Reaktion mit Sauerstoff ist bei beiden Elementen stark ausgeprägt, was zur Bildung von Oxiden führt:

4Li + O₂ → 2Li₂O 4Na + O₂ → 2Na₂O

Um diese reaktiven Metalle vor Oxidation zu schützen, werden sie unter Paraffinöl aufbewahrt.

Highlight: Die Alkalimetalle kommen in der Natur aufgrund ihrer hohen Reaktivität nicht in elementarer Form vor, sondern als lösliche oder unlösliche Salze.

Example: Eine Berechnung zeigt, dass zur vollständigen Oxidation von 42 Gramm Lithium bei Raumtemperatur etwa 36 Liter Sauerstoff benötigt werden.