3.1 Masse bei Reaktionen
Ob sich die Masse bei einer Reaktion ändert, hängt nur davon ab, ob alle Stoffe mitgewogen werden.
Boyles Versuch (1673)
Metalle im verschlossenen Gefäß erhitzt, vor dem Wiegen geöffnet — Luft strömte ein, die Masse war größer. Deutung mit „Feuerteilchen“: falsch.
Offenes Gefäß
Holzkohle: gasförmiges Kohlenstoffdioxid entweicht — Anzeige sinkt. Eisenwolle: Sauerstoff aus der Luft kommt hinzu — Anzeige steigt.
Geschlossenes Gefäß
Kein Stoff kommt hinein oder heraus — die Masse bleibt gleich. Heute: Kolben mit Luftballon, ohne Öffnen wiegen.
Lavoisier (um 1774)
wog genau im verschlossenen Gefäß: Die Gesamtmasse ändert sich bei einer Reaktion nicht.
Rest
Reagiert ein Edukt nicht vollständig, gehört der Rest mit auf die Waage: Produkt + Rest = Masse vorher.
Masse ja, Volumen nein
Erhalten bleibt die Masse, nicht das Volumen. Abgegebene Wärme und Licht ändern die Masse nicht messbar.
3.2 Stoffe im Atommodell
Daltons Atome erklären, warum die Masse erhalten bleibt, und ordnen die Stoffe nach ihrem Teilchenbau.
Daltons Atommodell (1808)
Atome sind chemisch unteilbar. Jedes Element hat eine eigene Atomsorte; Atome einer Sorte sind gleich groß und gleich schwer. Bei Reaktionen werden Atome neu verbunden.
Atomsymbole
Ein oder zwei Buchstaben aus dem lateinischen Namen, erster groß, zweiter klein.
Element, Verbindung, Gemisch
Element: eine Atomsorte, nicht zerlegbar. Verbindung: mehrere Atomsorten fest verbunden, nur durch Reaktion zerlegbar. Gemisch: Teilchen nur nebeneinander, mit Trennverfahren trennbar.
Metalle, Nichtmetalle, Salze
Metall = Atomverband (Glanz, Leiter, verformbar). Nichtmetall = meist Moleküle (kein Glanz, Nichtleiter, spröde). Salz = Gitter aus zwei Teilchensorten (hart, spröde, hohe Schmelztemperatur).
Reaktionen im Atommodell
Teilchen der Edukte werden getrennt, die Atome zu Produkt-Teilchen neu verbunden. Atomsorten und Atomanzahl bleiben gleich.
Modell, kein Foto
Atome haben keine Farbe; Farben und Größen im Teilchenbild helfen nur beim Unterscheiden. Ein einzelnes Atom hat nicht die Eigenschaften des Stoffs.
3.3 Der Kohlenstoffkreislauf
Kohlenstoff-Atome gehen nie verloren — sie wandern von Stoff zu Stoff durch Luft, Lebewesen, Boden und Meer.
Stationen
Luft (Kohlenstoffdioxid, etwa 0,04 %), Pflanzen, Tiere und Menschen, Boden, Ozean, fossile Brennstoffe.
Bindet Kohlenstoffdioxid
Fotosynthese: Pflanzen bauen aus Kohlenstoffdioxid mit Sonnenlicht Traubenzucker und Holz auf. Der Ozean löst Kohlenstoffdioxid.
Setzt Kohlenstoffdioxid frei
Atmung aller Lebewesen, Zersetzung durch Pilze und Bakterien, Verbrennung.
Fossile Brennstoffe
Kohle, Erdöl, Erdgas speichern Kohlenstoff seit Jahrmillionen. Verbrennen setzt ihn in Jahrzehnten frei; der Anteil in der Luft steigt, der Treibhauseffekt verstärkt sich.
Kohlenstoff ≠ Kohlenstoffdioxid
Kohlenstoff ist eine Atomsorte, Kohlenstoffdioxid ein Stoff aus Kohlenstoff- und Sauerstoff-Atomen. Im Kreislauf wandern die Kohlenstoff-Atome durch viele verschiedene Stoffe.
Die Regeln, an denen die Punkte hängen
Diese drei Stellen kosten in der Arbeit am häufigsten Punkte.
Offen oder geschlossen? — Gase mitdenken
Ändert sich die Anzeige, fragst du: Ist ein Gas entwichen oder aus der Luft hinzugekommen? Das Gesetz gilt trotzdem. Und ein Rest gehört immer mit auf die Waage.
Atome zählen — je Sorte
Bei Teilchenbildern und Reaktionen zählst du jede Atomsorte links und rechts einzeln. Stimmen die Zahlen nicht, fehlt ein Atom oder es ist eins zu viel da.
Atomsorten statt Atome zählen
Element oder Verbindung entscheidest du an der Zahl der Atomsorten, nicht der Atome: Sauerstoff (zwei gleiche Atome) ist ein Element. Stoffklassen ordnest du nach mehreren Eigenschaften ein, nie nach einer.