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Element und Verbindung

Zwei Aufgaben, in denen du Pulver und Pfannen auf ihre Atomsorten prüfst.

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Karamell in der Pfanne

AFB I–II

Paul erhitzt weißen Zucker in einer Pfanne. Zuerst schmilzt er und wird braun. Erhitzt Paul weiter, bleibt eine schwarze, poröse Masse aus Kohlenstoff zurück. An einem kalten Deckel über der Pfanne bilden sich Tröpfchen, die Watesmo-Papier blau färben.

  1. Beschreibe die Beobachtungen, die zeigen, dass eine chemische Reaktion abläuft.
  2. Ordne Zucker, Kohlenstoff und Wasser jeweils als Element oder Verbindung ein.
  3. Deute den Versuch: Warum muss Zucker eine Verbindung aus drei Atomsorten sein?

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Woran erkennt man neue Stoffe?
Hinweis zu Aufgabe b)
Wie viele Atomsorten stecken jeweils darin?
Hinweis zu Aufgabe c)
Welche Atomsorten stecken in den Produkten? Atome gehen nicht verloren.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Aus dem weißen, süßen Zucker entsteht ein schwarzer, poröser Stoff, der nicht mehr wie Zucker aussieht. Außerdem entsteht Wasser, das Watesmo-Papier blau färbt. Es sind also neue Stoffe mit neuen Eigenschaften entstanden.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Kohlenstoff ist ein Element, er besteht nur aus Kohlenstoff-Atomen. Wasser ist eine Verbindung aus Wasserstoff- und Sauerstoff-Atomen. Zucker ist ebenfalls eine Verbindung.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Zucker wurde durch Erhitzen in Kohlenstoff und Wasser zerlegt. Ein Element ließe sich nicht zerlegen, also ist Zucker eine Verbindung. Da Atome erhalten bleiben, müssen alle Atome der Produkte schon im Zucker gesteckt haben: Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoff-Atome.

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Das Pulver-Rätsel

AFB II–III

In der Sammlung findet Karim zwei schwarze Pulver ohne Etikett. Probe A ist vielleicht ein Gemisch aus Eisenpulver und Holzkohlepulver. Zu Probe B hat er schon Ergebnisse: Ein Magnet zieht nichts an. Unter der Lupe sehen alle Körnchen gleich aus. In Wasser sinkt das ganze Pulver zu Boden.

  1. Plane zwei Versuche, mit denen Karim prüfen kann, ob Probe A ein Gemisch aus Eisen und Holzkohle ist.
  2. Interpretiere Karims Ergebnisse für Probe B.
  3. Entscheide, ob Probe B ein Element oder eine Verbindung ist: Beim Erhitzen mit Holzkohlepulver entsteht aus B ein rotbraunes, glänzendes Metall — Kupfer.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Denke an Eigenschaften, in denen sich Eisen und Holzkohle unterscheiden.
Hinweis zu Aufgabe b)
Gibt es irgendeinen Hinweis auf zwei verschiedene Bestandteile?
Hinweis zu Aufgabe c)
Kann ein schwarzes Pulver, aus dem Kupfer entsteht, selbst Kupfer sein?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Erster Versuch: Mit einem Magneten (in einem Papier eingewickelt) über das Pulver fahren. Werden nur einige Körnchen angezogen und andere nicht, liegt ein Gemisch vor. Zweiter Versuch: Das Pulver in Wasser geben und umrühren. Eisen sinkt, Holzkohle schwimmt größtenteils oben. Zeigen beide Versuche zwei verschiedene Bestandteile, ist Probe A ein Gemisch.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Kein Versuch zeigt verschiedene Bestandteile: Alle Körnchen sehen gleich aus, verhalten sich am Magneten gleich und sinken alle. Probe B ist deshalb wahrscheinlich ein Reinstoff. Ob Element oder Verbindung, lässt sich damit noch nicht sagen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Probe B ist eine Verbindung. Aus ihr ist durch eine Reaktion Kupfer entstanden, sie enthält also Kupfer-Atome. Da B aber schwarz und nicht rotbraun ist, kann B nicht das Element Kupfer sein. Es muss mindestens eine weitere Atomsorte fest gebunden sein — B ist Kupferoxid.