Enteisen am Flughafen
AFB I–IIAuf Straßen wird im Winter oft Magnesiumchlorid (MgCl₂, Smp. 714 °C) gestreut. Auf Flughäfen verwendet man stattdessen häufig Harnstoff (CH₄N₂O, Smp. 133 °C). Beide Stoffe lösen sich gut in Wasser und senken seine Gefriertemperatur.
- Gib für beide Stoffe die Bindungsart an und begründe sie jeweils mit einem Merkmal der Formel.
- Vergleiche die beiden Stoffe hinsichtlich Schmelztemperatur und elektrischer Leitfähigkeit ihrer wässrigen Lösungen.
- Erkläre, warum Harnstoff für die Aluminiumteile von Flugzeugen schonender ist als Streusalz.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
MgCl₂: Metall (Mg) + Nichtmetall (Cl) → Ionenverbindung aus Mg²⁺ und Cl⁻. Harnstoff: nur Nichtmetalle (C, H, N, O) → Molekülverbindung.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
MgCl₂ schmilzt viel höher (714 °C gegenüber 133 °C), weil das Ionengitter durch starke Anziehung in alle Richtungen zusammengehalten wird; zwischen Harnstoff-Molekülen wirken nur schwächere Kräfte. MgCl₂-Lösung leitet (frei bewegliche Mg²⁺ und Cl⁻), Harnstofflösung leitet nicht (ungeladene Moleküle).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Metalle korrodieren besonders schnell, wenn sie mit einer leitfähigen Lösung (Elektrolyt) in Kontakt sind. Salzwasser enthält viele bewegliche Ionen und beschleunigt die Korrosion. Harnstofflösung enthält keine Ionen, leitet nicht und greift das Metall daher kaum an.
Ein unbekanntes Pulver
AFB II–IIIIm Vorbereitungsraum steht eine Dose mit einem farblosen, kristallinen Stoff X. Beim Erhitzen im Reagenzglas über der Brennerflamme schmilzt er nicht. In Wasser löst er sich gut. Die Kristalle zerspringen, wenn man mit einem Spatel darauf drückt.
- Stelle eine begründete Vermutung auf, ob X eine Ionen- oder eine Molekülverbindung ist.
- Plane ein Experiment, mit dem du deine Vermutung überprüfen kannst. Nenne auch einen Kontrollversuch.
- Nimm Stellung zur Aussage: „Stoffe, die sich in Wasser lösen, bestehen aus Ionen.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Vermutung: Ionenverbindung. Begründung: sehr hohe Schmelztemperatur (über der Temperatur im Reagenzglas) und spröde Kristalle sprechen für ein Ionengitter. Die gute Löslichkeit ist dagegen kein Beleg.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
X in destilliertem Wasser lösen und die Leitfähigkeit mit zwei Elektroden, Spannungsquelle und Lampe/Strommessgerät prüfen. Kontrollversuch: reines destilliertes Wasser (leitet kaum). Leitet die Lösung deutlich besser → Ionen, Vermutung bestätigt; leitet sie nicht → Molekülverbindung.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Aussage ist falsch. Zucker, Harnstoff und Ethanol lösen sich sehr gut, bestehen aber aus Molekülen. Umgekehrt sind Magnesiumoxid oder Calciumcarbonat Ionenverbindungen und kaum löslich. Löslichkeit allein erlaubt keinen Schluss auf die Bindungsart; entscheidend ist die Leitfähigkeit von Schmelze oder Lösung.