Teildruck für Lehrerinnen und Lehrer 4 Mašin | Grois | Glaeser verstehen Chemie
Chemie verstehen 4, Schulbuch Dieses Werk wurde auf der Grundlage eines zielorientierten Lehrplans verfasst. Konkretisierung, Gewichtung und Umsetzung der Inhalte erfolgen durch die Lehrerinnen und Lehrer. Liebe Schülerin, lieber Schüler, du bekommst dieses Schulbuch von der Republik Österreich für deine Ausbildung. Bücher helfen nicht nur beim Lernen, sondern sind auch Freunde fürs Leben. Kopierverbot Wir weisen darauf hin, dass das Kopieren zum Schulgebrauch aus diesem Buch verboten ist – § 42 Abs. 6 Urheberrechtsgesetz: „Die Befugnis zur Vervielfältigung zum eigenen Schulgebrauch gilt nicht für Werke, die ihrer Beschaffenheit und Bezeichnung nach zum Schul- oder Unterrichtsgebrauch bestimmt sind.“ Umschlagbild: Addictive Creative / Shutterstock Technische Zeichnungen: Arnold & Domnick, Leipzig: 8.1; 8.2; 8.3; 8.4; 8.5; 8.6; 8.7; 8.8; 8.9; 8.10; 8.11; 8.12; 8.13; 12.2; 15.5; 19.1; 22.1; 22.2; 22.3; 22.4; 23.1; 23.5; 25.1; 25.4; 26.2; 26.5; 26.6; 27.1; 27.3; 28.3; 28.6; 29.1; 29.3; 29.5; 29.9; 30.1; 31.1; 31.2 Bildnachweis: S. U1: shutterstock_offset_2269894379.jpg; S. 2.1: Viennamotion KG, Wien; S. 4.1: Viennamotion KG, Wien; S. 4.2: Christian Mašin, Wien; S. 4.3: Christian Mašin, Wien; S. 4.4: Christian Mašin, Wien; S. 5.1: Viennamotion KG, Wien; S. 5.2: Christian Mašin, Wien; S. 5.3: Gerald Grois, Wien; S. 5.4: Gerald Grois, Wien; S. 6.1: Christian Mašin, Wien; S. 6.2: Christian Mašin, Wien; S. 6.3: Christian Mašin, Wien; S. 6.4: Christian Mašin, Wien; S. 6.5: Christian Mašin, Wien; S. 6.6: vektorisiert / Fotolia; S. 6.7: Christian Mašin, Wien; S. 6.8: Gerald Grois / Christian Mašin, Wien; S. 7.1: Christian Mašin, Wien; S. 7.2: Gerald Grois / Christian Mašin, Wien; S. 7.3: Christian Mašin, Wien; S. 7.4: Gerald Grois / Christian Mašin, Wien; S. 7.5: Gerald Grois / Christian Mašin, Wien; S. 7.6: Gerald Grois / Christian Mašin, Wien; S. 7.7: Gerald Grois / Christian Mašin, Wien; S. 9.1: Christian Mašin, Wien; S. 9.2: Christian Mašin, Wien; S. 9.3: Christian Mašin, Wien; S. 9.4: Christian Mašin, Wien; S. 9.5: Christian Mašin, Wien; S. 9.6: Christian Mašin, Wien; S. 9.7: Christian Mašin, Wien; S. 9.8: Christian Mašin, Wien; S. 9.9: Christian Mašin, Wien; S. 9.10: Christian Mašin, Wien; S. 10.1: Christian Mašin, Wien; S. 10.2: Christian Mašin, Wien; S. 10.3: Christian Mašin, Wien; S. 10.4: Christian Mašin, Wien; S. 10.5: Christian Mašin, Wien; S. 10.6: Christian Mašin, Wien; S. 10.7: Christian Mašin, Wien; S. 10.8: Liudmila Chernetska / Getty Images; S. 10.9: Christian Mašin, Wien; S. 11.1: Christian Mašin, Wien; S. 11.2: Christian Mašin, Wien; S. 11.3: Christian Mašin, Wien; S. 11.4: Christian Mašin, Wien; S. 11.5: Christian Mašin, Wien; S. 11.6: Christian Mašin, Wien; S. 11.7: Christian Mašin, Wien; S. 11.8: Christian Mašin, Wien; S. 11.9: Christian Mašin, Wien; S. 11.10: Christian Mašin, Wien; S. 12.1: Christian Mašin, Wien; S. 12.3: Christian Mašin, Wien; S. 12.4: Christian Mašin, Wien; S. 12.5: Christian Mašin, Wien; S. 12.6: Christian Mašin, Wien; S. 13.1: Christian Mašin, Wien; S. 13.2: Christian Mašin, Wien; S. 13.2: Christian Mašin, Wien; S. 13.3: Christian Mašin, Wien; S. 13.4: Christian Mašin, Wien; S. 13.5: Christian Mašin, Wien; S. 13.6: Christian Mašin, Wien; S. 13.7: Christian Mašin, Wien; S. 13.8: Christian Mašin, Wien; S. 13.9: Christian Mašin, Wien; S. 13.10: Christian Mašin, Wien; S. 14.1: Christian Mašin, Wien; S. 14.2: Christian Mašin, Wien; S. 14.3: Christian Mašin, Wien; S. 14.4: Christian Mašin, Wien; S. 14.5: Christian Mašin, Wien; S. 14.6: Christian Mašin, Wien; S. 15.1: Gerald Grois, Wien; S. 15.2: Christian Mašin, Wien; S. 15.3: Christian Mašin, Wien; S. 15.4: Christian Mašin, Wien; S. 15.6: Christian Mašin, Wien; S. 16.1: Gerald Grois, Wien; S. 16.2: Christian Mašin, Wien; S. 16.3: Gerald Grois, Wien; S. 16.4: Gerald Grois, Wien; S. 16.5: Christian Mašin, Wien; S. 16.6: Monkey Business Images / Thinkstock; S. 17.1: Christian Mašin, Wien; S. 17.2: Christian Mašin, Wien; S. 17.3: Christian Mašin, Wien; S. 17.4: Christian Mašin, Wien; S. 17.5: Gerald Grois, Wien; S. 17.6: Maksim Esin / Fotolia; S. 18.1: Christian Mašin, Wien; S. 18.2: Christian Mašin, Wien; S. 18.3: VladimirFLoyd / Getty Images; S. 18.4a: Christian Mašin, Wien; S. 18.4b: Christian Mašin, Wien; S. 19.2: unclepodger / Getty Images - iStockphoto; S. 19.3: Christian Mašin, Wien; S. 19.4: Christian Mašin, Wien; S. 19.5: Christian Mašin, Wien; S. 19.6: Christian Mašin, Wien; S. 19.7: Christian Mašin, Wien; S. 20.1: Christian Mašin, Wien; S. 20.2: Christian Mašin, Wien; S. 20.3: Christian Mašin, Wien; S. 20.4: Christian Mašin, Wien / Arnold & Domnick, Leipzig; S. 20.5: Christian Mašin, Wien; S. 20.6: Christian Mašin, Wien; S. 20.7: Christian Mašin, Wien; S. 20.8: Christian Mašin, Wien; S. 20.9: Christian Mašin, Wien; S. 21.1: Christian Mašin, Wien; S. 21.2: Christian Mašin, Wien; S. 21.3: Christian Mašin, Wien; S. 21.4: Christian Mašin, Wien / Arnold & Domnick, Leipzig; S. 21.5: Christian Mašin, Wien / Arnold & Domnick, Leipzig; S. 21.6: Christian Mašin, Wien / Arnold & Domnick, Leipzig; S. 21.7: Christian Mašin, Wien / Arnold & Domnick, Leipzig; S. 22.5: Christian Mašin, Wien; S. 22.6: Christian Mašin, Wien; S. 23.2: Christian Mašin, Wien; S. 23.3: Christian Mašin, Wien; S. 23.4: Christian Mašin, Wien; S. 24.1: Christian Mašin, Wien; S. 24.2: Christian Mašin, Wien; S. 24.3: Christian Mašin, Wien; S. 24.4: arvitalyaart / Shutterstock; S. 25.2: fcafotodigital / Getty Images; S. 25.3: julichka / iStockphoto.com; S. 25.5: Matthias Pflügner, Berlin; S. 26.1: 5second / stock.adobe.com; S. 26.3: Christian Mašin, Wien; S. 26.4: Christian Mašin, Wien; S. 27.2: Christian Mašin, Wien; S. 27.4: Christian Mašin, Wien; S. 27.5: CinemaHopeDesign / Getty Images - iStockphoto; S. 27.6: Christian Mašin, Wien; S. 28.1: Christian Mašin, Wien; S. 28.2: Christian Mašin, Wien; S. 28.4: Christian Mašin, Wien; S. 28.5: Christian Mašin, Wien; S. 29.2: Christian Mašin, Wien; S. 29.4: Christian Mašin, Wien; S. 29.6: Christian Mašin, Wien; S. 29.7: Christian Mašin, Wien; S. 29.8: Christian Mašin, Wien; S. 30.2: Christian Mašin, Wien; S. 30.3: Christian Mašin, Wien 1. Auflage © Österreichischer Bundesverlag Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2026 www.oebv.at Alle Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten. Redaktion: Lisa Sami Golser, Wien Herstellung: Harald Waiss, Wien Umschlaggestaltung: Power-Design Thing GmbH, Berlin Layout: Power-Design Thing GmbH, Berlin Satz: Arnold & Domnick, Leipzig Druck: Ferdinand Berger & Söhne Ges.m.b.H., Horn Prüfauflage zu ISBN 978-3-209-12322-0 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Chemie verstehen 4 Christian Mašin Gerald Grois Pia Glaeser www.oebv.at Hol dir die Quiz-App zum Schulbuch im App-Store (iOS) oder Google Play-Store (Android)! Wähle in der App dein Buch aus, gib den Gratis-Code chv4 ein und los geht’s! www.esquirrel.at Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
2 ! Christian Mašin, Pia Glaeser, Gerald Grois Liebe Schülerin, lieber Schüler! Die großen Themen von Chemie verstehen sind Stoffe und ihre Eigenschaften, der Aufbau der Materie, die Grundlagen chemischer Reaktionen, die verantwortungsvolle Verwendung von Rohstoffen, Biochemie, Ernährung und Gesundheit. Die Themen innerhalb dieser Großkapitel werden jeweils übersichtlich auf einer Doppelseite behandelt. Auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie das Schulbuch aufgebaut ist. Dein Schulbuch hat fünf große Kapitel (zB „Stoffe und ihre Eigenschaften“). Jede Doppelseite behandelt ein Thema (zB „Die Reinigung und Auftrennung von Gemischen“). Wie arbeite ich mit diesem Buch? 16 17 Stoffe und ihre Eigenschaften 1 Arbeitsheft-Seite XX–XX Die Reinigung und Auftrennung von Gemischen Wenn wir Verunreinigungen aus Stoffen entfernen oder Gemische in ihre Bestandteile trennen wollen, nützen wir die Eigenschaften der Stoffe aus. Welche Trennmethoden nützen die Größe von Bestandteilen aus? Polina möchte gerne feinen Kies zur Erde ihrer Kakteen mischen. Ihre Kiesmischung enthält aber viele unterschiedliche Steingrößen. Die großen Steine kann sie leicht mit den Fingern wegnehmen („sortieren“) Beim Sieben lässt sie den feinen Kies durch die Löcher rieseln. Die größeren Steinchen bleiben im Sieb hängen (Abb. 16.2). Siebe mit besonders kleinen Löchern („Poren“) werden Filter genannt. Durch Filtrieren können wir zB das Kaffeemehl vom Kaffee fernhalten (Abb. 16.3). Bei Aktivkohlefiltern bleiben manche Stoffe in den Poren von Kohlestücken hängen. Sie werden von der Kohle „adsorbiert“. So können zB manche schädlichen Stoffe aus dem Trinkwasser oder der Atemluft entfernt werden. Ein Aktivkohlefilter (Abb. 16.4) Fülle einen Papierfilter in einem Trichter zur Hälfte mit Aktivkohlepulver. Stelle ein Becherglas unter den Trichter. Gieße verdünnten Himbeerdicksaft oder gefärbtes Wasser langsam auf die Aktivkohle. Welche Stoffe werden durch die Aktivkohle adsorbiert, welche durch den Filter aufgehalten? Beschreibe deine Beobachtung. Welche Trennmethoden nützen die Dichte von Stoffen aus? Feststoffe mit verschiedener Dichte sinken im Wasser unterschiedlich schnell zu Boden. Dieser Vorgang wird Sedimentieren genannt. Um das Absinken zu beschleunigen, kann die Probe schnell gedreht („zentrifugiert“) werden. Bodenproben (Abb. 16.5) Gib eine Bodenprobe etwa 3 cm hoch in ein Schnappdeckelglas (40 ml), fülle mit Wasser auf und verschließe das Glas. Schüttle und lass es stehen. Untersuche verschiedene Bodenproben (zB Blumenerde, Gartenerde, …). Welche hat den größten Anteil an Sand, Ton oder Humus? Dokumentiere dein Ergebnis zB in einer Tabelle. 16.1 Ein Magnet kann Eisen aus einem Gemisch entfernen („Magnetscheiden“). 16.2 Durch Sieben werden zB Steine vom Sand getrennt. Infobox: Beim „Dekantieren“ gießt du eine Flüssigkeit von einem abgesetzten Feststoff langsam ab. V1 A1 Beim Sortieren, Sieben und Filtrieren wird die Größe der Teile eines Gemischs ausgenützt. Manche Stoffe (zB Lackdämpfe) können durch Adsorption an Aktivkohle entfernt werden. M 16.3 Filtrieren: Ein Papierfilter hält das Kaffeemehl auf. V2 A2 Unterschiedlich dichte Stoffe können durch Sedimentieren oder Zentrifugieren getrennt werden. M 16.4 Ein Aktivkohlefilter: Manche Stoffe werden von der Aktivkohle adsorbiert. 16.5 Bodenproben – Sand setzt sich ganz unten ab (Sedimentieren). 16.6 Zentrifugieren zur Auftrennung von Blutproben. Welche Trennmethoden nützen die Löslichkeit von Stoffen aus? In Teemischungen sind zB Blätter, Blüten und Trockenfrüchte gemischt. Sie enthalten Farb- und Aromastoffe, die durch heißes Wasser herausgelöst („extrahiert“) werden (Abb. 17.1). Lässt du zB Salzlösungen in einem Gefäß offen stehen, so verdunstet das Wasser. Die Teilchen des gelösten Salzes setzen sich zu Kristallen zusammen (Kristallisieren, Abb. 17.2). Befinden sich verschiedene Stoffe in einer Lösung, so können sie durch Chromatografie (= „Farbaufzeichnung“) getrennt werden. Das Gemisch wird auf ein Trägermaterial (zB Papier) aufgetragen. Ein Lösungsmittel (zB Wasser, Benzin …) durchwandert das Papier und nimmt die einzelnen Teile des Gemischs je nach Löslichkeit unterschiedlich weit mit. Was in den Farben steckt (Abb. 17.3) Mach mit einem spitzen Bleistift ein 5 mm großes Loch in der Mitte eines Rundfilters. Male mit verschiedenen Filzstiften einige Farbpunkte um das Loch herum. Rolle ein Stück Kaffeefilter zusammen und stecke es als Docht durch das Loch. Lege den Rundfilter so auf ein Glas mit Wasser, dass der Docht ins Wasser reicht. Betrachte die Auftrennung deiner Filzstiftfarben. Notiere, wie viele unterschiedliche Farben die Herstellerfirma verwendet hat. Welche Trennmethoden nützen die Siedetemperaturen von Flüssigkeiten aus? Um Feststoffe aus einer Lösung zu gewinnen, kann das Lösungsmittel durch Sieden „abgedampft“ werden (Abb. 17.4). Soll das Lösungsmittel rein erhalten werden, so wird der Dampf abgeleitet und gekühlt. Dabei kondensiert er wieder zu einer Flüssigkeit („Destillieren“). So können auch Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten (zB Wasser und Ethanol) voneinander getrennt werden (Abb. 17.6). Wirklich nur Wasser? (Abb. 17.5) Fülle ein RG zur Hälfte mit gefärbtem Wasser. Setze einen Stopfen mit Winkelrohr auf. Das Rohrende ragt in ein zweites RG, das in kaltem Wasser gekühlt wird. Erhitze das RG. Was kannst du beobachten? 17.1 Extrahieren: Beim Teekochen werden Farb- und Aromastoffe vom heißen Wasser herausgelöst. 17.2 Durch Kristallisieren können Stoffe (zB Kochsalz) sehr rein gewonnen werden. V3 17.3 Was in den Farben steckt ( Chromatografie) A3 Extrahieren: Stoffe mit einem Lösungsmittel (zB Wasser) herauslösen. Chromatografie: Gelöste Stoffe wandern auf einem Trägermaterial (zB Papier) unterschiedlich schnell. Kristallisieren: Das Lösungsmittel verdunstet. Kristalle bleiben zurück. M Infobox: Durch Gas Chromatografie können die Bestandteile von Gasgemischen (zB Erdgas) aufgetrennt werden. V4 Abdampfen: Verdampfen des Lösungsmittels, feste Stoffe bleiben zurück. Destillieren: Flüssigkeiten durch Verdampfen und Kondensieren trennen. M 17.4 Beim Abdampfen bleiben gelöste Feststoffe (zB Salze) übrig. 17.5 Wirklich nur Wasser? (Destillieren) 17.6 Destillationsanlage für alkoholische Getränke Jedes Thema ist durch Fragen gegliedert. Chemikerinnen und Chemiker stellen Fragen und versuchen, sie durch Versuche und logisches Denken zu beantworten. Erklärungen zu den Ergebnissen der Versuche und weitere wichtige Inhalte findest du im Text. Arbeitsaufgaben fordern dich auf, über zB deine Versuche nachzudenken, sie festzuhalten, auszuwerten oder zu interpretieren. Manchmal ist es notwendig, Informationen zu suchen, die nicht in deinem Schulbuch stehen. Versuche helfen beim Verständnis. Versuche mit der Lehrkraft sind mit LV gekennzeichnet. Für die Versuche wurden Gefährdungsbeurteilungen vom Universum Verlag mit Ö-GISS (Gefahrstoffmanagement in der Schule) erstellt. Weitere Informationen unter d-giss.de. Infoboxen liefern zustätzliche interessante Informationen oder wiederholen für das Kapitel wichtige Begriffe. Merktexte fassen die wichtigsten Informationen kurz zusammen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
3 18 19 Stoffe und ihre Eigenschaften Das kann ich! 1 A1 Der Kalkreiniger Jana findet zu Hause ein Reinigungsmittel mit diesen Gefahrensymbolen: Achtung Gefahr a) Kreuze an. Dieses Mittel ist gesundheitsschädlich, ätzend, reizend. b) Sie tropft das Reinigungsmittel auf ein aufgeschlagenes Ei. Woran erkennt sie die gefährliche Wirkung des Mittels? Betrachte das Bild und beschreibe deine Beobachtung. A2 Leander findet diesen Hinweis auf einer Spülmittel-Flasche. Er hat beim Geschirrspülen noch nie Schutzkleidung getragen. Begründe, weshalb er trotz der Hinweise das Spülmittel normal benutzen darf. Denke dabei daran, wie das Mittel richtig verwendet wird. A3 Cordelia hat sich eine schwarze Zahnpasta gekauft. Die darin enthaltene Aktivkohle soll Giftstoffe binden und Verfärbungen entfernen. Recherchiere auf einer verlässlichen Internetseite für Zahnmedizin über die Wirkung dieser Zahnpasten. Was würdest du Cordelia raten? Schreibe ihr eine Kurznachricht. A4 Jake hat zum Geburtstag eine Packung Goldsand und eine Goldwaschpfanne bekommen. In dem Sand befinden sich etwa 0,1 g Goldkörner. Er soll den Sand in die Pfanne leeren und mit Wasser auswaschen. Dabei schwenkt er die Pfanne über dem Waschbecken mit kreisenden Bewegungen. Zum Schluss bleiben die Goldkörner am Boden der Pfanne liegen. Beantworte folgende Fragen: Welche Eigenschaft des Goldes nützt Jake aus? Welche Methode zur Gemischtrennung verwendet Jake? Wie bekommt er die kleinen Goldkörner aus der Waschpfanne? A5 Das Bild rechts zeigt dir eine Destillieranlage aus dem Labor. Mit ihr kannst du Flüssigkeiten aufgrund ihrer unterschiedlichen Siedetemperaturen voneinander trennen. Beschreibe, wie diese Anlage funktionieren könnte. Verwende dazu die Fachbegriffe von Abb. 8.1 (Seite 8) und die Informationen über das Destillieren (Seite 17). 1) 2) 3) A6 Fabian vermischt seinen Himbeersirup mit Wasser. Er meint: „Die Farbe des Wassers hat sich verändert. Das ist jetzt Chemie!“ Erkläre ihm, weshalb dieser Vorgang keine chemische Reaktion ist. Blattgrün-Untersuchungen Materialien: Petersilblätter (zerkleinert), Reibschale mit Pistill, Aceton ( Gefahr Achtung ), Quarzsand (gewaschen), Schnappdeckelglas, UV-Lampe. a) Gib zerkleinerte Petersilblätter mit etwas Quarzsand in eine Reibschale. Bedecke die Blätter mit Aceton. Verreibe die Blätter, bis du eine dunkelgrüne Flüssigkeit erhältst. Füge eventuell noch Blätter und Aceton hinzu. Überlege und beantworte die Fragen. Welche Aufgabe hat der Quarzsand in der Reibschale? Durch welche Methode hast du das Blattgrün aus den Blättern gewonnen? b) Beleuchtest du deine Blattgrün-Lösung mit einer UV-Lampe, so erkennst du eine tiefrote Färbung. Ist diese Erscheinung eine besondere Eigenschaft des grünen Blattfarbstoffs („Chlorophyll“)? Plane einen Versuch zur Untersuchung dieser Forschungsfrage in deinem Chemieheft. Beachte dabei die Hinweise auf Seite 6. c) Christa untersucht die Blattgrün-Lösung von Aufgabe a. Sie tupft die Lösung in 1 cm Höhe auf eine Kieselgel-Folie. Die Folie stellt sie in ein verschließbares Glas, das etwa 5 mm hoch mit einer Waschbenzin-Isopropanol-Lösung gefüllt ist. Nach etwa 10 Minuten kann sie verschiedene Farbstreifen auf der Folie erkennen. Beantworte die folgenden Fragen in deinem Chemieheft. Hilf dir bei Frage (2) und (3) mit einer Internet-Recherche. (1) Mit welcher Methode hat Christa die Blattfarben aufgetrennt? (2) Welche Aufgaben haben die drei im Bild rechts angegebenen Farbstoffe in Pflanzenblättern? (3) Weshalb werden Blätter im Herbst gelb? Wasserabfluss kaltes Wasser 2 1 3 Heizung V1 Am Ende eines Abschnitts findest du eine Doppelseite „Das kann ich!“ Diese Seiten helfen dir, den Lernstoff zu wiederholen und zu üben. Du kannst auch Neues zu den einzelnen Inhalten erforschen und entdecken. 10 11 Stoffe und ihre Eigenschaften 1 Gefährdende Stoffe Chemie im Alltag Woran erkennen wir gefährdende Stoffe? Marcel soll den Geschirrspüler einschalten. Als Reinigungsmittel verwendet er Geschirrspül-Tabs (Abb. 10.5). Das sind kleine Beutel, die Reinigungsmittel, Glanz- und Pflegespülungen enthalten. Sie lösen sich im Wasser des Geschirrspülers restlos auf. Auf der Verpackung erkennt Marcel ein Rufzeichen mit dem Hinweis „Achtung“. „Das greif ich sicher nicht an! Das ist ja giftig!“, meint er zu seinen Eltern. „Die Gefahrensymbole warnen dich vor möglichen Gefahren, die von den enthaltenen Stoffen ausgehen“, meint Marcels Vater. „Auf der Verpackung steht auch, wie du sicher mit dem Produkt umgehen kannst.“ Er recherchiert nach weiteren Gefahrensymbolen und findet folgende Informationen: 10.1 Gefährdende Stoffe in Labor und Haushalt sind mit Gefahrensymbolen gekennzeichnet. 10.2 Lebensgefährdende Stoffe („Gifte“) können in kleinsten Mengen beim Einatmen, bei Hautkontakt oder Verschlucken schwere Krankheiten verursachen oder zum Tode führen. Gefahr Gefahr 10.3 Gesundheitsschädliche Stoffe gefährden deine Gesundheit beim Einatmen, bei Hautkontakt oder Verschlucken. zB Kupfersalze Achtung Achtung 10.4 Ätzende Stoffe zerstören lebendes Gewebe und greifen Oberflächen (zB Metalle, Kalkstein …) an. zB WC-Duftspüler Gefahr 10.5 Reizende Stoffe können Haut und Augen schädigen und die Atemwege reizen. zB Geschirrspültabs Achtung 10.6 Umweltgefährdende Stoffe können Wasser, Boden, Luft, Pflanzen und Mikroorganismen dauerhaft schädigen. zB Insektenspray Achtung Benzindämpfe 10.7 Hoch- und leichtentzündliche Stoffe bilden leicht brennbare Dämpfe oder Gase und erzeugen mit der Luft explosionsfähige Gemische. Gefahr 10.8 Brandfördernde Stoffe erhöhen die Heftigkeit eines Brandes, indem sie zB Sauerstoff beim Erwärmen abgeben. zB Düngemittel Gefahr Achtung 10.9 Explosionsgefährliche Stoffe können durch Schlag, Reibung oder Erwärmung auch ohne Luftsauerstoff explodieren. Gefahr Was unterscheidet Brennstoffe von brandfördernden Stoffen? Eine große Gefahr im Haushalt und im Labor ist die unbeabsichtigte Entstehung von Bränden. Brennstoffe und brandfördernde Stoffe spielen beide eine Rolle bei der Entstehung und Erhaltung von Bränden. Sie haben aber unterschiedliche Funktionen: • Brennstoffe (zB Holz, Kohle, Benzin …) sind Materialien, die selbst verbrennen können und dienen als „Nahrung“ für den Brand. • Brandfördernde Stoffe brennen selbst nicht, aber sie unterstützen die Verbrennung. Der häufigste brandfördernde Stoff ist Sauerstoffgas. Viele brandfördernde Stoffe geben beim Erhitzen Sauerstoffgas ab. Wenn Brennstoffe bei Zimmertemperatur brennbare Dämpfe abgeben, sind sie leicht- oder hochentzündlich (Abb. 11.2). Mehr über die Vorgänge beim Verbrennen erfährst du auf Seite 39. 11.1 Lampenöl gibt wenig brennbare Dämpfe ab. Mit zB einer Kreide als Docht lässt es sich anzünden. 11.2 Benzin ist leichtentzündlich. Seine Dämpfe gleiten von der Dose zur Kerze und entzünden sich leicht. Gefahr Welche gefährdenden Stoffe habt ihr im Haushalt? Wie sind sie gekennzeichnet? Welche Gefahrenhinweise werden angegeben? Sucht zu Hause nach unterschiedlichen Produkten und fotografiert sie. Gestaltet eine Präsentation (Poster oder digital) mit Bildern, Beschreibung der Stoffe und Gefahrenhinweisen in der Kleingruppe. Präsentiert sie der Klasse. A1 zB Wunderkerzen Das tanzende Kohlestück Schutzbrille! Verbrennungsgefahr! Gib in ein feuerfestes Reagenzglas etwa 1 cm hoch Kaliumnitrat ( Gefahr Achtung ). Spanne das RG in ein Stativ ein. Schmelze das Salz in der Brennerflamme. Glühe mit einer Tiegelzange ein kleines Stück Holzkohle an und gib es in die Schmelze. Entferne den Brenner unter dem Reagenzglas. Beschreibe die brandfördernde Wirkung des Kaliumnitrats auf das Kohlestück. LV1 A2 Gefahr Achtung Welche Auswirkung hat die Konzentration von Gefahrstoffen? Der Alkohol Ethanol ( Seite 110) ist ein leichtentzündlicher Gefahrstoff. Er ist zB in Deos und im Spiritus enthalten (Abb. 11.3). Nur auf der Spiritusflasche ist das Gefahrensymbol Gefahr Achtung angegeben. Im Deo ist der Alkohol mit Wasser verdünnt und daher nicht mehr leichtentzündlich. Eine geringe Konzentration kann die Wirkung eines Gefahrstoffs abschwächen. So werden Konzentrationen angegeben: • 1 Prozent (%, Hundertstel): zB etwa 10 g Salz in 1 Liter Salzwasser. • 1 Promille (‰, Tausendstel): zB etwa 1 g Salz in 1 Liter Salzwasser. • ppm (parts per million = Millionstel): 1 g Salz in 1 m³ Wasser. • ppb (parts per billion = Milliardstel): 1 g Salz in 1 000 m³ Wasser. 11.3 Deo und Spiritus – beide Produkte enthalten Ethanol. 11.4 Der Giftstoff Natriumfluorid ist in geringer Konzentration in manchen Zahnpasten enthalten. Bis zum Milliardstel! Löse 1 g Kaliumpermanganat in 1 l Wasser. Die Konzentration beträgt etwa 1 ‰. Gib davon 1 ml in 1 l Wasser: Die Konzentration ist nun etwa 1 ppm. Gib davon wieder 1 ml in 1 l Wasser. Du erhältst eine Konzentration von etwa 1 ppb. Homöopathische Verdünnungen eines Wirkstoffs werden zB mit D6, C12 … angegeben. Was bedeuten diese Angaben? Recherchiere. Cheyenne meint: „C40 ist wirkungsvoller als C12.“ Was meinst du? Schreibe deine Erkenntnisse an Cheyenne. V2 A3 Die Sonderseiten „Chemie im Alltag“ bringen dir Gegenstände und Vorgänge des täglichen Lebens näher. Alle Aufgaben in diesem Buch sind mit einem dreieckigen Zeichen markiert. Damit weißt du auf einen Blick, um welche Aufgabenart es sich handelt. Wenn du die Aufgaben löst, kannst du selbst überprüfen, was du gut beherrschst und wobei du dir noch schwertust. Aufgaben mit diesem Zeichen helfen dir, dein Fachwissen anzuwenden, zu erweitern und zu kommunizieren. Bei diesen Aufgaben sollst du Vermutungen aufstellen und Versuche planen, durchführen, festhalten und auswerten. Diese Aufgaben fordern dich auf, dir eine eigene fachlich begründete Meinung zu bilden, neue Informationen kritisch zu bewerten und verantwortungsbewusste Entscheidungen zu treffen. Android iOS QuickMedia App 1. Scanne den QR-Code und lade die App auf dein Smartphone oder Tablet. 2. Scanne deinen Buchumschlag oder wähle dein Schulbuch in der App- Medienliste aus. 3. Scanne eine mit gekennzeichnete Buchseite oder wähle zB ein Video aus der App-Medienliste aus. 4. Spiele das Video ab. www.oebv.at 1. Webseite aufrufen Im Schulbuch eingedruckter Code Ó Zusatzmaterial 92d7s6 • zahlreiche Arbeitsblätter • Versuchsfilme • Animationen Online-Code/Fach/ISBN 2. Gib den Code in das Suchfeld ein. Digitales Zusatzmaterial Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
4 Stoffe und ihre Eigenschaften 6 Arbeiten im Labor – Experimentieren und Sicherheit 6 Arbeiten im Labor – Laborgeräte 8 Chemie im Alltag: Gefährdende Stoffe 10 Womit beschäftigt sich die Chemie? 12 Die Eigenschaften von Stoffen 14 Die Reinigung und Auftrennung von Gemischen 16 Das kann ich! 18 Der Aufbau der Materie 20 Reinstoffe – chemische Elemente und Verbindungen 20 Atome und die Ordnung im Periodensystem 22 Chemie im Alltag: Die chemischen Elemente 24 Atome verbinden sich – Edelgase und Metallbindung 26 Atome verbinden sich – Ionenbindung und Atombindung 28 Das kann ich! 30 Die Grundlagen chemischer Reaktionen 32 Chemische Reaktionen genauer betrachtet 32 Energie bei chemischen Reaktionen 34 Katalysatoren – Hilfsstoffe bei chemischen Reaktionen 36 REDOX – Reaktionen mit Elektronenaustausch 38 Das kann ich! 40 Wenn Ionen wandern – die Elektrolyse 42 Chemie im Alltag: Galvanische Elemente 44 Die Zusammensetzung der Luft 46 Kohlenstoffdioxid 48 Chemie im Alltag: Schadstoffe in der Luft 50 Das kann ich! 52 Wasser – die Verbindung des Lebens 54 Chemie im Alltag: Schadstoffe im Wasser 56 Wasserstoffgas und seine Nutzung 58 Das kann ich! 60 4.2 Diese chemischen Elemente wurden von einem österreichischen Chemiker entdeckt. 4.1 Beim Teekochen werden Farb- und Aromastoffe herausgelöst. durch Spalt Neonspektrum 4.3 Chemische Elemente verraten sich durch das Licht, das sie aussenden (hier Neon). 1 2 3 I Inhaltsverzeichnis Pia Glaeser Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
5 Saure und basische Lösungen 62 Chemie im Alltag: Besondere Säuren und Basen 64 Salze von Säuren 66 Chemie im Alltag: Der Kreislauf des Kalks 68 Das kann ich! 70 Die verantwortungsvolle Verwendung von Rohstoffen 72 Chemie im Alltag: Rohstoffe – die Schätze der Natur 72 Kochsalz und seine Verwendung 74 Alkalimetalle und Halogene 76 Die Gewinnung von Metallen aus ihren Erzen 78 Legierungen – besondere Metallmischungen 80 Chemie im Alltag: Wichtige Metalle in unserem Leben 82 Die Werkstoffe Glas und Beton 84 Das kann ich! 86 Fossile Rohstoffe: Kohle, Erdöl und Erdgas 88 Kohlenwasserstoffe: Alkane, Alkene, Alkine 90 Aufbau und Herstellung von Kunststoffen 92 Die Verarbeitung von Kunststoffen 94 Das kann ich! 96 Biochemie, Ernährung und Gesundheit 98 Zucker – chemische Energie für den Körper 98 Stärke – eine chemische Energiereserve 100 Chemie im Alltag: Cellulose, Papier und Textilfasern 102 Fette und fette Öle – Energiespeicher für Lebewesen 104 Proteine (Eiweiße) – Bausteine des Körpers 106 Chemie im Alltag: Gesunde Ernährung 108 Ethanol und andere Alkohole 110 Essigsäure und andere Carbonsäuren 112 Waschen und Desinfizieren 114 Das kann ich! 116 Das Periodensystem der Elemente 118 Register 120 4 5 5.3 Haushaltschemikalien helfen uns beim hygienischen Reinigen. 5.2 Chemische Prozesse machen Lebensmittel haltbar. 5.1 Verbrennungsvorgänge sind Reaktionen, bei denen Energie freigesetzt wird. Christian Mašin Gerald Grois Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
6 1 Stoffe und ihre Eigenschaften Arbeiten im Labor – Experimentieren und Sicherheit Wie führen wir Experimente durch? Im Physikunterricht hast du schon viel über das naturwissenschaftliche Experimentieren gelernt: Elli und Hakim wollen untersuchen, ob sich Zucker, Mehl und Kochsalz in Wasser lösen. Für diesen Versuch haben sie ein Protokoll in Form einer „Schritt-fürSchritt“-Anleitung geschrieben. Der Arbeitsplatz wird mit allen Materialien sorgfältig vorbereitet (Abb. 6.1). Fotos ergänzen ihre durchgeführten Arbeitsschritte (Abb. 6.2). Dadurch wird das Experiment für andere durchführbar. Versuch V1: Was sich in Wasser löst Material: Kristallzucker, Mehl, Kochsalz, Wasser, 3 Teelöffel, 3 Schnappdeckelgläser (25 ml), Unterlage Schritt 1: Wir füllen jedes Glas mit je 1 Teelöffel Salz, Zucker und Mehl. Schritt 2: Die Gläser werden mit 20 ml Wasser aufgefüllt und mit dem Deckel verschlossen. Schritt 3: Wir lassen die Gläser ein paar Minuten lang stehen. Ergebnis: Der Zucker hat sich vollständig aufgelöst. Beim Salz können wir noch ein paar Kristalle am Boden erkennen. Beim Mehl ist das Wasser trüb und der Boden dick bedeckt. Erklärung: Wahrscheinlich löst sich Zucker besser im Wasser als Salz. Mehl wird vom Wasser nicht gelöst. Folgendes ist beim Experimentieren im Labor noch wichtig: • Essen und Trinken ist nicht erlaubt. Dein Material könnte durch Essensreste verschmutzt werden. Außerdem könntest du dabei Chemikalien mitessen. • Kontrolliere deine Versuchsgeräte auf schadhafte Stellen (Abb. 6.3). Beschädigte Glasgeräte können leicht brechen und dich verletzen. • Verwende Chemikalien nur in der angegebenen Menge. Verschließe die Chemikalienbehälter nach der Entnahme, damit sie nicht durch andere Stoffe verunreinigt werden (Abb. 6.4). 6.1 Bereite deinen Arbeitsplatz mit allen Materialien vor. 6.2 Elli und Hakim haben die Schritte ihres Versuchs auch mit Fotos festgehalten. Kochsalz Zucker Mehl Wasser Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 • Wir stellen Vermutungen („Hypothesen“) über Zusammenhänge in der Natur auf. • Durch Experimente („Versuche“) überprüfen wir diese Vermutungen. • Experimente müssen wiederholbar sein und überall auf der Welt die gleichen Ergebnisse liefern. • Dazu ist es wichtig, das Experiment und seine Ergebnisse genau zu protokollieren. M Infobox: Beachte folgendes beim Planen eines eigenen Versuchs: • Was sollst du herausfinden? • Welche Vermutung hast du? • Welche Variablen kannst du messen oder beobachten? • Welche Variable veränderst du, welche lässt du gleich? • Wie dokumentierst du deine Ergebnisse? • Welche Materialien benötigst du? 6.3 Kontrolliere deine Versuchsgeräte auf Schäden. 6.4 Verwende Chemikalien in der angegebenen Menge. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
7 Wie können wir sicher im Labor experimentieren? Folgende Maßnahmen schützen dich beim Experimentieren im Labor: • Setze vor jedem Versuch eine Schutzbrille auf (Abb. 7.1). Sie schützt davor, dass Chemikalien, Splitter, Flammen und spritzende Flüssigkeiten deine Augen verletzen. Trägst du eine optische Brille, so verwendest du eine größere Schutzbrille über deiner optischen Brille. • Lange Haare bindest du mit einem Haarband hinten zusammen. Sie könnten in Flammen oder Chemikalien hineinhängen (Abb. 7.1). • Um deine Hände zu schützen, sollest du bei der Arbeit mit bestimmten Materialien Schutzhandschuhe tragen (Abb. 7.2). • Achte darauf, dass Geräte und Chemikalienbehälter nicht umfallen können. Halte immer Ordnung auf deinem Experimentierplatz und vermeide schnelle Bewegungen. • Denke beim Arbeiten mit offenen Flammen daran, dass du dich durch Unachtsamkeit leicht verletzen oder sogar Brände auslösen kannst. Verwende eine feuerfeste Unterlage und lösche die Flamme, wenn sie nicht gebraucht wird. Lass einen Gasbrenner ( Seite 8) nie ohne Aufsicht brennen (Abb. 7.3). Gehe mit erhitzten Geräten vorsichtig um und berühre sie nicht ohne Schutz (zB Ofenhandschuhe). • Unterstützt euch gegenseitig beim Experimentieren in Gruppen. Berücksichtigt die Fähigkeiten der einzelnen Personen. Teilt die einzelnen Arbeitsschritte auf die Personen im Team auf und achtet auf mögliche Verletzungsgefahren. Was beachten wir beim Aufräumen des Experimentierplatzes? Das musst du beim Aufräumen des Experimentierplatzes beachten: • Entsorge die Reste der verwendeten Stoffe. Heiße Aschereste müssen vor dem Entsorgen in den Restmüll zB in einem alten Topf gut abkühlen. Gebrochene Glasgeräte dürfen nicht in den Altglasbehälter. Manche Gefahrstoffe ( Seiten 10 bis 11) müssen in eigenen Behältern aufbewahrt und gesondert entsorgt werden (Abb. 7.5). Einige Stoffe dürfen nach Verdünnung mit Wasser oder anderer Vorbehandlung in die Kanalisation entsorgt werden (Abb. 7.6). Frage deine Lehrperson nach der richtigen Entsorgung. • Reinige die verwendeten Geräte sorgfältig mit warmem Wasser. Für fettige Geräte musst du Spülmittel einsetzen. Manche Glasgeräte ( Seite 9) säuberst du mit speziellen Bürsten (7.4). Mit feiner Stahlwolle kannst du Verkrustungen entfernen. • Reinige deinen Arbeitsplatz mit einem feuchten Tuch. Dadurch vermeidest du, dass Reste von Chemikalien oder kleine Splitter auf der Tischplatte bleiben. Wische den Tisch danach trocken. 7.1 Trage eine Schutzbrille und binde lange Haare hinten zusammen. 7.2 Schutzhandschuhe schützen vor Verletzungen durch Chemikalien. 7.3 Lass offene Flammen nicht ohne Aufsicht. Gehe vorsichtig mit heißen Geräten um. Infobox: Durch richtiges Entsorgen werden Kläranlagen nicht zusätzlich belastet. 7.4 Reinige die verwendeten Geräte sorgsam. 7.6 Manche Chemikalien dürfen verdünnt in den Abfluss geleert werden. 7.5 Manche Reste dürfen nicht in die Kanalisation entsorgt werden. Achtung Achtung! S Gefahr Achtung Achtung! O S … Behälter für Reste mit Schwermetallen O … Behälter für Reste mit organischen Lösungsmitteln Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
8 1 Arbeiten im Labor – Laborgeräte Mit welchen besonderen Geräten arbeiten wir im Labor? Laborgeräte sind oft aus Glas, Keramik oder Edelstahl gemacht. Mit ihnen sollst du Stoffe zerkleinern, vermischen, reinigen oder erhitzen. In Glasgefäßen sollst du Vorgänge gut beobachten können. Manche Laborgeräte sehen dadurch sehr kompliziert aus (Abb. 8.1). Viele Geräte ähneln den Geräten in der Küche, zB Messbecher, Töpfe, Trinkgläser und Flaschen. Sie sind aber oft viel kleiner. Dadurch kannst du auch mit kleineren Mengen arbeiten. Auf dieser Seite findest du einen Überblick über verschiedene Laborgeräte. Thermometer Kühlwasserabfluss Kühlwasserzufluss Kühler Destillationskolben Destillat Vorlage 8.1 Destillieranlage zum Trennen von Flüssigkeiten 8.2 Reagenzgläser (RG) werden mit einem Reagenzglashalter aus Holz gehalten und in einem Reagenzglasgestell abgestellt. 8.3 Bechergläser in verschiedenen Größen dienen zum Abmessen und Erwärmen von Flüssigkeiten. 8.4 Schnappdeckelgläser (links) und Ampullengläschen (rechts) eignen sich für besonders kleine Mengen. 8.5 Rundkolben, Standkolben oder Erlenmeyerkolben dienen zum Erwärmen. Rundkolben sind besonders stabil. 8.6 Stopfen verschließen Gefäße. Glasplatten oder Uhrgläser decken Gefäße ab oder dienen zum Verdampfen. 8.7 Spritzen oder Pipetten aus Glas oder Kunststoff helfen beim Eintropfen und Dosieren geringer Flüssigkeitsmengen. 8.8 Reibschalen mit Pistill dienen zum Zerkleinern. Abdampfschalen eignen sich zum Eindampfen, Tiegel zum stärkeren Erhitzen. 8.9 Mit Tiegelzangen kannst du heiße und brennende Gegenstände fassen. Pinzetten eignen sich zum Fassen kleiner Dinge. 8.10 Mit einem Spatel nimmst du Feststoffe aus einem Gefäß. Mit dem Glasstab rührst du um. 8.11 Trichter dienen zum Einfüllen von Flüssigkeiten. Zum Filtrieren setzt du einen Rundfilter ein. 8.12 Auf einem Dreifuß mit Drahtnetz erhitzt du zB Kolben mit dem Laborbrenner. 8.13 Glasrohre und Gummischläuche dienen zum Weiterleiten von Dämpfen oder Flüssigkeiten. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
9 Stoffe und ihre Eigenschaften Wie arbeiten wir mit einem Laborbrenner? Bei einem Laborbrenner (Abb. 9.1 und 9.4) strömt brennbares Gas in das Brennerrohr und reißt Luft mit, die durch eine verstellbare Öffnung eintreten kann. Die Bedienung des Brenners: Drehe die Luftzufuhr zu, die Gaszufuhr auf. Zünde das austretende Gas oben am Brennerrohr an. Das Gas brennt ohne Luftzufuhr mit einer geräuschlosen, leuchtenden Flamme. Diese Flamme eignet sie sich nicht zum Erhitzen von Versuchsanordnungen. Öffnest du die Luftzufuhr, verliert die Flamme an Helligkeit und beginnt zu rauschen („rauschende Flamme“). Die Temperatur des inneren blauen Flammenkegels („Mantel“) beträgt etwa 1 300 °C. Der äußere fast unsichtbare Kegel („Saum“) ist etwa 900 °C heiß. Vor dem Abschalten des Brenners drehst du die Luftzufuhr zu. Erst dann wird die Gaszufuhr geschlossen. Blase eine Brennerflamme niemals aus! Mikrobrenner lassen sich meist nur bei offener Luftzufuhr mit dem eingebauten Piezozünder entzünden. Sie eignen sich zum Erhitzen kleiner Flächen. Durch die waagrechte Flamme können Substanzen die Gasdüse nicht verschmutzen. Übungen mit dem Laborbrenner Übung 1: Die Tochterflamme des Brenners (Abb. 9.5) Halte das Ende eines Glasrohrs (15–20 cm lang, Durchmesser 8 mm) mit einer Holzkluppe in den durchsichtigen Teil der leuchtenden Flamme. Aus dem Rohr strömt Gas aus, das du mit einem Feuerzeug entzünden kannst. Das Innere der leuchtenden Flamme besteht aus unverbranntem Gas. Übung 2: Kochen im Labor (Abb. 9.6 bis 9.8) Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit Wasser. Halte es mit dem RG-Halter. Versuche das Wasser längere Zeit zu kochen, ohne dass es spritzt! Schüttle dabei das Reagenzglas durch schnelles Drehen des Handgelenks. Gehe während des Kochens immer wieder aus der Flamme. Halte die Öffnung des Glases nicht zu dir oder anderen Personen! Brennerrohr Luftzufuhr Gaszufuhr Gasregulierung 9.1 Der häufigste Laborbrenner ist der „Teclubrenner“. Infobox: Der Teclubrenner wurde vom rumänisch-österreichischen Chemiker Nicolae Teclu (1838–1916) im Jahr 1900 erfunden. 9.4 Leuchtende und rauschende Flamme eines Teclubrenners 9.3 Waagrechte rauschende Flamme eines Mikrobrenners V1 Brennerrohr Luftzufuhr Sperre Piezozünder Gasregulierung 9.4 Teile eines Mikrobrenners 9.8 Halte die Reagenzglas-Öffnung immer von dir und anderen Personen weg! 9.5 Die Tochterflamme des Brenners Tochterflamme 9.6 Kochen im Labor: im größeren Reagenzglas mit dem Teclubrenner 9.7 Kochen im Labor mit dem Mikrobrenner Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
10 1 Gefährdende Stoffe Chemie im Alltag Woran erkennen wir gefährdende Stoffe? Marcel soll den Geschirrspüler einschalten. Als Reinigungsmittel verwendet er Geschirrspül-Tabs (Abb. 10.5). Das sind kleine Beutel, die Reinigungsmittel, Glanz- und Pflegespülungen enthalten. Sie lösen sich im Wasser des Geschirrspülers restlos auf. Auf der Verpackung erkennt Marcel ein Rufzeichen mit dem Hinweis „Achtung“. „Das greif ich sicher nicht an! Das ist ja giftig!“, meint er zu seinen Eltern. „Die Gefahrensymbole warnen dich vor möglichen Gefahren, die von den enthaltenen Stoffen ausgehen“, meint Marcels Vater. „Auf der Verpackung steht auch, wie du sicher mit dem Produkt umgehen kannst.“ Er recherchiert nach weiteren Gefahrensymbolen und findet folgende Informationen: 10.1 Gefährdende Stoffe in Labor und Haushalt sind mit Gefahrensymbolen gekennzeichnet. 10.2 Lebensgefährdende Stoffe („Gifte“) können in kleinsten Mengen beim Einatmen, bei Hautkontakt oder Verschlucken schwere Krankheiten verursachen oder zum Tode führen. Gefahr Gefahr 10.3 Gesundheitsschädliche Stoffe gefährden deine Gesundheit beim Einatmen, bei Hautkontakt oder Verschlucken. zB Kupfersalze Achtung Achtung 10.4 Ätzende Stoffe zerstören lebendes Gewebe und greifen Oberflächen (zB Metalle, Kalkstein …) an. zB WC-Duftspüler Gefahr 10.5 Reizende Stoffe können Haut und Augen schädigen und die Atemwege reizen. zB Geschirrspültabs Achtung 10.6 Umweltgefährdende Stoffe können Wasser, Boden, Luft, Pflanzen und Mikroorganismen dauerhaft schädigen. zB Insektenspray Achtung Benzindämpfe 10.7 Hoch- und leichtentzündliche Stoffe bilden leicht brennbare Dämpfe oder Gase und erzeugen mit der Luft explosionsfähige Gemische. Gefahr 10.8 Brandfördernde Stoffe erhöhen die Heftigkeit eines Brandes, indem sie zB Sauerstoff beim Erwärmen abgeben. zB Düngemittel Gefahr Achtung 10.9 Explosionsgefährliche Stoffe können durch Schlag, Reibung oder Erwärmung auch ohne Luftsauerstoff explodieren. Gefahr Welche gefährdenden Stoffe habt ihr im Haushalt? Wie sind sie gekennzeichnet? Welche Gefahrenhinweise werden angegeben? Sucht zu Hause nach unterschiedlichen Produkten und fotografiert sie. Gestaltet eine Präsentation (Poster oder digital) mit Bildern, Beschreibung der Stoffe und Gefahrenhinweisen in der Kleingruppe. Präsentiert sie der Klasse. A1 zB Wunderkerzen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
11 Stoffe und ihre Eigenschaften Was unterscheidet Brennstoffe von brandfördernden Stoffen? Eine große Gefahr im Haushalt und im Labor ist die unbeabsichtigte Entstehung von Bränden. Brennstoffe und brandfördernde Stoffe spielen beide eine Rolle bei der Entstehung und Erhaltung von Bränden. Sie haben aber unterschiedliche Funktionen: • Brennstoffe (zB Holz, Kohle, Benzin …) sind Materialien, die selbst verbrennen können und dienen als „Nahrung“ für den Brand. • Brandfördernde Stoffe brennen selbst nicht, aber sie unterstützen die Verbrennung. Der häufigste brandfördernde Stoff ist Sauerstoffgas. Viele brandfördernde Stoffe geben beim Erhitzen Sauerstoffgas ab. Wenn Brennstoffe bei Zimmertemperatur brennbare Dämpfe abgeben, sind sie leicht- oder hochentzündlich (Abb. 11.2). Mehr über die Vorgänge beim Verbrennen erfährst du auf Seite 39. 11.1 Lampenöl gibt wenig brennbare Dämpfe ab. Mit zB einer Kreide als Docht lässt es sich anzünden. 11.2 Benzin ist leichtentzündlich. Seine Dämpfe gleiten von der Dose zur Kerze und entzünden sich leicht. Gefahr Das tanzende Kohlestück Schutzbrille! Verbrennungsgefahr! Gib in ein feuerfestes Reagenzglas etwa 1 cm hoch Kaliumnitrat ( Gefahr Achtung ). Spanne das RG in ein Stativ ein. Schmelze das Salz in der Brennerflamme. Glühe mit einer Tiegelzange ein kleines Stück Holzkohle an und gib es in die Schmelze. Entferne den Brenner unter dem Reagenzglas. Beschreibe die brandfördernde Wirkung des Kaliumnitrats auf das Kohlestück. LV1 A2 Gefahr Achtung Welche Auswirkung hat die Konzentration von Gefahrstoffen? Der Alkohol Ethanol ( Seite 110) ist ein leichtentzündlicher Gefahrstoff. Er ist zB in Deos und im Spiritus enthalten (Abb. 11.3). Nur auf der Spiritusflasche ist das Gefahrensymbol Gefahr Achtung angegeben. Im Deo ist der Alkohol mit Wasser verdünnt und daher nicht mehr leichtentzündlich. Eine geringe Konzentration kann die Wirkung eines Gefahrstoffs abschwächen. So werden Konzentrationen angegeben: • 1 Prozent (%, Hundertstel): zB etwa 10 g Salz in 1 Liter Salzwasser. • 1 Promille (‰, Tausendstel): zB etwa 1 g Salz in 1 Liter Salzwasser. • ppm (parts per million = Millionstel): 1 g Salz in 1 m³ Wasser. • ppb (parts per billion = Milliardstel): 1 g Salz in 1 000 m³ Wasser. 11.3 Deo und Spiritus – beide Produkte enthalten Ethanol. 11.4 Der Giftstoff Natriumfluorid ist in geringer Konzentration in manchen Zahnpasten enthalten. Bis zum Milliardstel! Löse 1 g Kaliumpermanganat in 1 l Wasser. Die Konzentration beträgt etwa 1 ‰. Gib davon 1 ml in 1 l Wasser: Die Konzentration ist nun etwa 1 ppm. Gib davon wieder 1 ml in 1 l Wasser. Du erhältst eine Konzentration von etwa 1 ppb. Homöopathische Verdünnungen eines Wirkstoffs werden zB mit D6, C12 … angegeben. Was bedeuten diese Angaben? Recherchiere. Cheyenne meint: „C40 ist wirkungsvoller als C12.“ Was meinst du? Schreibe deine Erkenntnisse an Cheyenne. V2 A3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
12 1 Arbeitsheft-Seite XX–XX Womit beschäftigt sich die Chemie? Ist die Chemie eine Naturwissenschaft? „Das schmeckt aber chemisch!“, meint Nadine als sie von ihrer Limonade trinkt. „Ich hab gedacht, diese Limonade ist natürlich und ohne Chemie!“ „Du meinst wohl, dass dir die Limonade nicht schmeckt“, meint ihr Bruder Zeno. „Die Chemie ist nämlich eine Wissenschaft, die sich mit der Natur beschäftigt“ (Abb. 12.1). Naturwissenschaften beschäftigen sich mit der Erforschung der Natur (Abb. 12.2). Beispiele dafür sind: • Biologie – Erforschung des Lebens, • Geowissenschaften – Erforschung der Erde, • Physik – Erforschung der Kräfte und wie sie auf Dinge wirken, • Astronomie – Erforschung des Universums, • Chemie – Erforschung der Stoffe („Materialien“). Die Chemie ist der Bereich der Naturwissenschaften, der sich mit den Stoffen, deren Eigenschaften und den Veränderungen der Stoffe beschäftigt. Im Alltag finden chemische Vorgänge statt, wenn du zB Essen kochst, Flecken aus deiner Kleidung entfernst oder eine Kerze anzündest. In der Werbung werden häufig Produkte beworben, die angeblich „keine Chemie“ enthalten. Suche ein Beispiel dafür zB im Internet. Eignet sich der Werbeslogan „keine Chemie“ für dieses Produkt? Begründe deine Entscheidung. Was geschieht bei chemischen Vorgängen? In Abb. 12.3 werden Kalk- und Schmutzränder entfernt. Das Putzmittel verändert die Verunreinigungen chemisch. Sie lassen sich daher vom Untergrund entfernen. Bei der Zubereitung von Speisen (Abb. 12.4) verwendest du häufig chemische Vorgänge („chemische Reaktionen“). Dabei entstehen neue Stoffe, die besser schmecken oder auch leichter verdaulich sind. Die Bilder 12.5 und 12.6 zeigen dir den Unterschied zwischen chemischen und physikalischen Vorgängen an einem Blatt Papier. Wird das Papier verbrannt, so entstehen darausneue Stoffe (Abgase und Asche). Beim Falten eines Papierfliegers verändert sich nur die Form des Papierstücks. Dieser Vorgang ist physikalisch. 12.1 Produkte werden häufig damit beworben, dass sie „keine Chemie“ enthalten. Geowissenschaften Astronomie Biologie Chemie Physik Naturwissenschaft 12.2 Die Naturwissenschaften erforschen die Natur. 12.3 Das Entfernen von Verunreinigungen (zB Kalkrändern) ist häufig ein chemischer Vorgang. A1 Die Naturwissenschaft Chemie beschäftigt sich mit den Stoffen, deren Eigenschaften und den stofflichen Veränderungen. M Bei chemischen Vorgängen (chemischen Reaktionen) ändern sich die Eigenschaften eines Materials. Es entstehen neue Stoffe. M 12.4 Beim Toasten finden chemische Vorgänge statt. 12.5 Bei chemischen Vorgängen ändern sich die Stoffeigenschaften. 12.6 Bei physikalischen Vorgängen ändert sich der Stoff nicht. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
13 Stoffe und ihre Eigenschaften Woran erkennen wir chemische Vorgänge? Einige Feuerzeuge (Reibrad-Feuerzeuge, Outdoor-Feuerzeuge) enthalten ein Metallstück, das beim Abreiben heiße Funken abgibt: Das Zündmetall (Abb. 13.1) Schutzbrille! Verwende ein Outdoor-Feuerzeug. Reibst du zB mit einer Feile am Zündmetall, verbrennen die Metallspäne mit heißen und hellen Funken. Woran erkennst du, dass es sich dabei um eine chemische Reaktion handelt? Erkläre deine Überlegungen. Die Bilder 13.2 und 13.3 zeigen dir eine Untersuchung eines Stücks Zündmetall im Labor. Salzsäure mit etwas Wasserstoffperoxid kann das Metall lösen. Dabei können Bläschen beobachtet werden. Es bildet sich ein Gas. Zusätzlich ändert sich die Farbe (Abb. 13.2). In Abb. 13.3 wurde die Zündstein-Lösung mit Wasser verdünnt und auf zwei Gläschen aufgeteilt. Ins linke Glas wurde „Kaliumthiocyanat“-Lösung zugetropft. Es bildet sich ein roter Farbstoff. Bei der Zugabe von „gelbem Blutlaugensalz“ (rechts) fällt ein blaues Farbpulver als „Niederschlag“ zu Boden. Damit kann nachgewiesen werden, dass das Zündmetall Eisen enthält. Chemische und physikalische Vorgänge in der Küche Die Bildfolge von Abb. 13.4 bis 13.8 zeigt dir die Zubereitung von Palatschinken. Entscheide bei jedem Bild, ob es sich um einen chemischen oder physikalischen Vorgang handelt. Woran hast du die chemischen Vorgänge erkannt? Begründe deine Entscheidung. 13.1 Das Zündmetall: Outdoor-Feuerzeuge enthalten ein Metall, das beim Abreiben heiße Funken abgibt. 13.2 Das Zündmetall löst sich in Salzsäure. Ein Gas entsteht und die Lösung ändert die Farbe. 13.3 Das Eisen im Zündmetall wird durch Farbänderungen nachgewiesen. V1 A2 Folgende Erscheinungen können chemische Reaktionen anzeigen: • Freisetzung von Energie als Licht und/oder Wärme (zB Flammen), • Entstehung von Gasen (zB Blasenbildung in Flüssigkeiten), • Farbänderungen (zB Verkohlen von Papier), • Bildung eines Feststoffs („chemischer Niederschlag“). M A3 Infobox: Das Zündmetall („Cereisen“) wurde vom österreichischen Erfinder und Chemiker Carl Auer von Welsbach entwickelt. Es wird daher auch „Auermetall“ genannt. 13.4 Bereite vor: 4 Eier, 250 g glattes Mehl, 500 ml Milch, eine Prise Salz. 13.5 Verrühre die Zutaten mit dem Mixer zu einem flüssigen Teig. 13.8 Brate die Palatschinke auf beiden Seiten leicht braun an. 13.6 Erhitze ein Stück Butter in einer heißen Pfanne. 13.7 Gieße einen Schöpflöffel Teig in die Pfanne und verteile ihn gleichmäßig. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
14 1 Arbeitsheft-Seite XX–XX Die Eigenschaften von Stoffen Welche Eigenschaften sind am Aussehen erkennbar? „Wickel dir deine Jause in Folie ein bevor wir in den Kindergarten gehen“, meint Gorans Mutter. Er nimmt die silberne Folie. „Ist das echtes Silber?“, fragt er. „Nein, das ist Aluminium – auch ein Metall.“ Betrachte die Stoffe in Abb. 14.1. Beschreibe, woran du die Metalle auf dem Bild erkennen kannst. Manche Eigenschaften von Stoffen kannst du am Aussehen erkennen. Die meisten Metalle ( Seiten 27, 76 bis 81) haben einen typischen silbrigen Glanz. Nur wenige haben eine gelbliche oder rötliche Farbe (zB Gold und Kupfer). Bei Raumtemperatur (20 °C) haben alle Stoffe einen bestimmten Aggregatzustand. Sie sind fest, flüssig oder gasförmig (Abb. 14.1). Die Löslichkeit eines Stoffes in Wasser kannst du ebenfalls gut erkennen. Das Wasser ist beim Vermischen trüb und nicht mehr durchsichtig, wenn sich Stoffe darin nicht lösen (Abb. 14.3). Gut gelöst? (Abb. 14.3) Untersuche, ob sich Stoffe aus dem Haushalt (zB Zucker, Pfeffer, Mehl, Honig …) vollständig in Wasser lösen. Plane eine Versuchsreihe ( Seite 6): Welche Geräte benötigst du? Wie ist der Versuchsablauf? Dokumentiere deine Annahmen vor dem Versuch und deine Beobachtungen. Formuliere deine Ergebnisse in kurzen Sätzen. Welche Eigenschaften können wir durch Messen unterscheiden? Jeder Stoff hat eine bestimmte Dichte. Sie gibt an, wie viel g Masse in 1 cm³ eines Stoffs enthalten sind und wird meist in g/cm³ angegeben (Abb. 14.4). Viele Stoffe schmelzen und sieden („kochen“) bei bestimmten Temperaturen. Bei Wasser zB liegt der Schmelzpunkt bei 0 °C, der Siedepunkt bei 100 °C. Kerzenwachs schmilzt zB zwischen 50 und 60 °C (Abb. 14.5). Spiritus („Ethanol“) siedet bereits bei einer Temperatur von 79 °C (Abb. 14.6). 14.1 Manche Stoffe kannst du an ihrem Aussehen erkennen. 14.2 Aggregatzustände – Stoffe können (bei Raumtemperatur) fest, flüssig oder gasförmig sein. A1 V1 14.3 Gut gelöst? Die Löslichkeit in Wasser ist eine spezielle Eigenschaft von Stoffen. Stoffeigenschaften, die wir am Aussehen erkennen können: • Unterscheidung Metalle – Nichtmetalle, • Aggregatzustand bei Raumtemperatur: fest, flüssig oder gasförmig, • Löslichkeit in Wasser. M Infobox: Nur wenige Stoffe erkennst du an einer speziellen Farbe. Viele Stoffe sind „farblos“. Sie erscheinen weiß oder klar wie Wasser. Messbare Eigenschaften von Stoffen sind zB: • Die Dichte gibt an, wie viel g Masse ein cm³ eines Materials hat, • Schmelzpunkt und Siedepunkt. M 14.4 Jeder Stoff hat eine bestimmte Dichte. 14.5 Der Schmelzbereich von Wachs liegt zwischen 50 und 60 °C. Wachs 14.6 Spiritus (Ethanol) siedet bereits bei 79 °C. Gefahr Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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