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Übungen: Hydratation

Zehn Übungen, in denen Ionen ihre Hülle bekommen — und eine, in der gar keine Ionen auftauchen.

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Übungsaufgaben

Zehn interaktive Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei kniffligen Aufgaben helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Welches Ende zeigt zum Ion?
AFB I

Ordne jedes Ion danach, mit welchem Atom ihm die Wassermoleküle der Hydrathülle zugewandt sind.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1O-Atom (δ−) zeigt zum Ion
2H-Atom (δ+) zeigt zum Ion
Nur das Vorzeichen der Ionenladung entscheidet: Kationen (K⁺, Li⁺, Mg²⁺, Al³⁺) ziehen die negativ polarisierte O-Seite an, Anionen (F⁻, Br⁻, I⁻, S²⁻) die positiv polarisierten H-Atome. Die Größe der Ladung ändert nur, wie fest die Hülle sitzt.
A2
Lückentext: Fachbegriffe der Hydratation
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Wassermoleküle sind . Am Sauerstoff-Atom sitzt eine negative . Ionen an den Ecken und eines Kristalls werden zuerst herausgelöst. Jedes gelöste Ion ist danach von einer umgeben. Ein wird dabei von den Wasserstoff-Atomen der Wassermoleküle umringt.

„Elektronenpaar“ passt nirgends: Bei der Hydratation entsteht keine neue Elektronenpaarbindung — Ion und Wassermolekül halten nur durch elektrische Anziehung zusammen.
A3
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um das Lösen von Salzen.

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Merke: Beim Lösen wird das Ionengitter abgebaut, die Ionen selbst bleiben unverändert — sie tauschen nur ihre Nachbarn im Gitter gegen eine Hülle aus Wassermolekülen.
A4
Lösungsgleichung bauen: Magnesiumbromid
AFB II

Magnesiumbromid MgBr₂ löst sich gut in Wasser. Baue die Lösungsgleichung — drei Bausteine sind Fallen.

Setze den Bauplan von links nach rechts zusammen. Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück. Enter funktioniert genauso.
MgBr₂(s) ⟶ Mg²⁺(aq) + 2 Br⁻(aq). „Mg(aq)“ unterschlägt die Ladung, „Br₂“ wäre ein Molekül aus der Elementsubstanz, „Br⁻(aq)“ allein vergisst das zweite Bromid-Ion — die Ladungsbilanz (+2 − 2 = 0) deckt das auf.
Ansatz: Magnesium steht in der II. Hauptgruppe, Brom in der VII. — welche Ionenladungen ergeben sich daraus?
Kontrolle: Die Ladungen rechts müssen sich zu null addieren, weil das Salz links ungeladen ist.
A5
Mix: Dipol oder nicht? (1.3.3)
AFB II

Nur Flüssigkeiten aus Dipolmolekülen können Ionen umhüllen. Welche der folgenden Flüssigkeiten bestehen aus Dipolmolekülen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Dipole sind H₂O, NH₃ und CH₃OH: polare Bindungen, deren Ladungsschwerpunkte nicht zusammenfallen. CCl₄ und CO₂ haben zwar polare Bindungen, heben sich aber wegen ihres symmetrischen Baus auf; Hexan besteht nur aus fast unpolaren C–H- und C–C-Bindungen. Tatsächlich lösen sich viele Salze in flüssigem Ammoniak und etwas in Methanol, praktisch nicht in CCl₄ oder Hexan.
Ansatz: Zwei Bedingungen: polare Bindungen und ein unsymmetrischer Bau des Moleküls.
Symmetrie: Linear und tetraedrisch mit gleichen Außenatomen — da heben sich die Teilladungen gegenseitig auf.
A6
Der Lösungsvorgang in der richtigen Reihenfolge
AFB II

Ein Kaliumiodid-Kristall wird in Wasser gegeben. Bringe die Vorgänge auf Teilchenebene in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Wassermoleküle stoßen an die Oberfläche des Kristalls.
2Sie richten sich an Ionen der Ecken und Kanten aus: O-Seite zu K⁺, H-Seite zu I⁻.
3Die Anziehung durch mehrere Wassermoleküle zieht ein Ion aus dem Gitter.
4Weitere Wassermoleküle lagern sich an, die Hydrathülle schließt sich.
5Die hydratisierten Ionen verteilen sich gleichmäßig in der Lösung.
Die Hülle beginnt sich schon im Gitter zu bilden — erst wenn genug Wassermoleküle an einem Ion ziehen, löst es sich. Vollständig wird sie erst, wenn das Ion den Kristall verlassen hat.
Ansatz: Kann ein Ion aus dem Gitter gezogen werden, bevor sich Wassermoleküle ausgerichtet haben?
Ende: Das Verteilen in der ganzen Lösung (Diffusion) ist der letzte Schritt.
A7
Welche Ionen entstehen?
AFB II

Verbinde jedes Salz mit den hydratisierten Ionen, die aus einer Formeleinheit entstehen.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Indexzahl in der Verhältnisformel wird in der Lösungsgleichung zur Anzahl der Ionen: Li₂S liefert zwei Li⁺, AlBr₃ drei Br⁻. Kontrolle über die Ladungen: 2 · (+1) + (−2) = 0 und (+3) + 3 · (−1) = 0.
Ansatz: Hauptgruppe → Ionenladung: I → +1, II → +2, III → +3, VI → −2, VII → −1.
Indexzahl: Die kleine Zahl in der Formel gibt an, wie viele Ionen dieser Sorte in einer Formeleinheit stecken.
A8
Fehlersuche im Laborprotokoll
AFB III

Ein Schüler hat das Lösen von Kaliumiodid auf Teilchenebene beschrieben. Drei Sätze sind fachlich falsch — finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Falsche Ausrichtung, verschwundene Ladungen und eine „geladene“ Lösung sind die drei Klassiker. Prüfe Aussagen über Lösungen immer mit der Ladungsbilanz: Summe aller Ladungen = 0.
A9
Das Fußbad mit Bittersalz
AFB III

Für ein Fußbad sollen grobe Kristalle von Bittersalz (Magnesiumsulfat, MgSO₄) möglichst schnell in einer Schüssel Wasser gelöst werden.

Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
    Zerkleinern, Erwärmen und Rühren machen das Lösen schneller. Die Teilchen am Ende sind dieselben: hydratisierte Ionen. Das Sulfat-Ion SO₄²⁻ bleibt dabei als Ganzes erhalten — es ist ein zusammengesetztes Ion.
    Ansatz: Wassermoleküle können Ionen nur dort erreichen, wo der Kristall Oberfläche hat.
    Teilchen: Beim Lösen eines Salzes bleiben die Ionen erhalten — nur ihre Umgebung ändert sich.
    A10
    Trickaufgabe: Zucker im Tee
    AFB III

    In einer Tasse Tee lösen sich 5 g Haushaltszucker (Saccharose, C₁₂H₂₂O₁₁) — das sind etwa 8,8 · 10²¹ Moleküle. Wie viele hydratisierte Ionen entstehen dabei?

    Überlege genau und trage die Anzahl ein — Enter prüft direkt.
    Null. Saccharose ist eine Molekülverbindung aus Nichtmetall-Atomen — sie enthält keine Ionen. Die Zuckermoleküle lösen sich, weil ihre vielen O–H-Gruppen Wasserstoffbrücken zu Wassermolekülen bilden; sie werden also auch umhüllt, zerfallen aber nicht in Ionen. Deshalb leitet Zuckerwasser den elektrischen Strom praktisch nicht.
    Ansatz: Aus welchen Elementen besteht Zucker — Metall und Nichtmetall oder nur Nichtmetalle?
    Bindungsart: Nur Stoffe, die aus Ionen aufgebaut sind, liefern beim Lösen hydratisierte Ionen.