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| == Chemie beschäftigt sich mit Stoffen. Was sind Stoffe aber genau? == | | =={{int:filedesc}}== |
| | | {{Information |
| <div class="grid">
| | |description={{de|1=Sechsseitiger Würfel}} |
| <div class="width-1-2"><center>''Das sind natürlich Stoffe in der Chemie''
| | |date=2017-11-26 23:51:04 |
| [[Datei:Chemicals-HP.jpg]]
| | |source={{own}} |
| </center></div>
| | |author=[[User:DinRoe|DinRoe]] |
| <div class="width-1-2"><center>''... und was ist damit?''
| | |permission= |
| [[Datei:2009-07-02-rundfahrt-by-RalfR-03.jpg]]
| | |other_versions= |
| </center></div>
| | |other_fields= |
| </div>
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| Stoffe sind all die Materialien, aus denen unsere Welt zusammengesetzt ist. Wieviele Stoffe es genau gibt, kann man vermutlich nicht sagen, aber eine wichtige chemische Organisation gibt schon mal mindestens 30 Millionen als Anzahl an.
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| ... Ändern ...
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| Bisher haben wir uns, bei der Betrachtung der Laborgeräte, mit vier Materialien beschäftigt. Nicht alle davon kann man aber als chemischen Stoff bezeichnen. Und zwar ist das Holz - ein natürliches Material - eben kein reiner Stoff sondern ein Gemisch, dass zum Beispiel auch Wasser enthält und das Lignin. Und je nachdem, welche Sorte Holz man hat, sind dessen Eigenschaften recht unterschiedlich. Das ist für Chemiker zu ungenau. Und das gilt für alle Naturstoffe, weswegen man diese meist in der Chemie nicht als Beispiele nimmt.
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| Nun aber mal wirklich genauer: was sind chemische Stoffe?
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| === Stoffe im chemischen Sinne ===
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| Ein chemischer Stoff ist ein Material oder allgemein alles in den Naturwissenschaften, was man man beobachten und untersuchen kann und auch eine Masse besitzt. Raumbereiche, die keine Materie enthalten, bezeichnet man als '''Vakuum'''. Elektromagnetische Wellen, wie zum Beispiel '''Licht''' werden ebenfalls nicht zur Materie gezählt. Umgangssprachlich werden chemische Stoffe auch mit dem Wort '''Substanz''' bezeichnet, das im Sprachgebrauch der Chemie aber auf Stoffe in fester Form, sog. Feststoffe, beschränkt ist. Sonst hat man Flüssigkeiten oder Gase.
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| Stoffe in der Chemie werden grob unterschieden in '''Reinstoffe''' (Elemente oder Verbindungen) und '''Gemische'''. Es gibt weitere Unterteilungen, zu denen wir dann später noch kommen werden.
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| '''Wichtige Reinstoffe''' in der Chemie, die du schon kennen wirst, sind z. B. Wasser, Kochsalz (Natriumchlorid), Eisen, Alkohol (Ethanol)
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| '''Wichtige Stoffgemische''' sind zum Beispiel Luft, Salzsäure, Natronlauge (''wie auf den Laugenbrezeln''), Bronze, uvm.
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| Jede '''Stoffportion''' besitzt eine '''Masse''', hat ein '''Volumen''' (also einen Platzbedarf) und besitzt eine innere Energie bzw. Wärmeenergie. Die Form eines Körpers kann auch bei gleichem Stoff (Material) unterschiedlich sein (''z. B. Eisendraht, -pulver, -blech, -kugeln, -wolle'').
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| {{Kurzregel|1=<u>Merke dir folgendes:</u> | |
| * Ein '''Stoff''' ''(genauer Reinstoff)'' ist etwas, das eine Masse besitzt und dessen Eigenschaften man untersuchen und genau bestimmen kann.
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| * '''Gemische''' enthalten verschiedene Stoffe und deshalb hängen die Stoffeigenschaften davon ab, wieviel von den einzelnen Bestandteilen enthalten sind. Allerdings kann man es nicht immer erkennen, ob ein Stoff rein oder ein Gemisch ist.
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| * '''Gegenstände''' haben Eigenschaften, die von ihrer Form abhängen.
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| * '''Stoffklassen''' sind Gruppen von Stoffen, die ähnliche Eigenschaften haben.}}
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| {{AufgabeNr|5|2=
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| # Erst mal eine einfache Übung: [http://LearningApps.org/view1710567 Gemisch oder Reinstoff?]
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| # Ordne in der folgenden Aufgabe Stoffe, Gemische, Gegenstände und Stoffklassen zu. [http://LearningApps.org/watch?v=p9ckch9gt01 Start der Übung]}}
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| == Stoffeigenschaften ==
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| Eine Stoffeigenschaft ist eine, für einen bestimmten Stoff, typische Eigenschaft. Sie kann mit den Sinnen wahrgenommen werden (z. B. der Geruch) oder nur mit Messgeräten erfassbar sein.
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| In der Chemie unterscheidet man Reinstoffe von Stoffgemischen, denn Reinstoffe haben immer die gleichen Eigenschaften, während bei Stoffgemischen die Eigenschaften von den Mischungsverhältnissen der Komponenten abhängen.
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| Wie du schon bei den Laborgeräten feststellen konntest, sind die Stoffeigenschaften wichtig für deren Anwendung. Wir werden aber bald noch eine wichtige Bedeutung kennenlernen.
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| {{AufgabeNr|6|Sammelt in Gruppen - ''in die ihr im Unterricht eingeteilt werdet'' - gemeinsam Stoffeigenschaften. Öffnet dann bitte nur den einen Link, der zu eurer Gruppe gehört.
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| * [http://de.padlet.com/BLachner/pm29smz34uyh Gruppe 1] - [http://de.padlet.com/BLachner/2u2sbqbseb03 Gruppe 2] - [http://padlet.com/BLachner/6661yoaj9ela Gruppe 3] - [http://de.padlet.com/BLachner/67jue2nqq7jd Gruppe 4]
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| '''WICHTIG:''' Löscht nicht die Einträge von anderen Schülern <small>(höchstens Rechtschreibefehler korrigieren)</small>! Wenn ihr einige zusammen habt, sortiert die Eigenschaften.
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| <popup name="Tipp">
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| So könnte man sortieren:
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| * <u>Physikalische Stoffeigenschaften</u> ... die man meist durch Messgeräte bestimmen kann.
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| * <u>Chemische Stoffeigenschaften</u> ... wo es um das Verhalten des Stoffes in chemischen Reaktionen geht.
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| * <u>Physiologische Eigenschaften</u> ... Stoffeigenschaften bei denen es um Wahrnehmbarkeit oder die Auswirkungen auf die Umgebung geht.</popup>
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| }} | | }} |
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| {{Kurzregel|Eine '''Stoffeigenschaft''' ist eine für einen bestimmten Reinstoff typische Eigenschaft. Sie kann mit den Sinnen wahrgenommen werden oder nur mit Messgeräten erfassbar sein.
| | =={{int:license-header}}== |
| | | {{self|cc-by-sa-3.0}} |
| Eine Stoffeigenschaft <u>hängt nicht ab</u> ...
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| * von der Form (spitz, gebogen)
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| * von der Menge (schwer, leicht, groß, klein)
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| * von persönlichem Befinden oder Vorlieben (schwer herzustellen, schön, ...)
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| * von der Art der Gewinnung (nachwachsender Rohstoff, schwer herzustellen, ...)
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| * von den Bedingungen der Umgebung, wie zum Beispiel der Temperatur (fest, weich, hart, ...)
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| }}
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| Wenn man die von euch genannten Eigenschaften etwas sortiert und fachlicher formuliert, dann haben wir das da bisher:
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| {|style="width:100%" border = "1"
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| |-
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| ! Physikalische Stoffeigenschaften !! Chemische Eigenschaften !! Physiologische Eigenschaften
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| |- style="vertical-align:top"
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| <small>''Werte, welche durch Messung und Experimente bestimmt werden.''</small>
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| <small>''Verhalten in chemischen Reaktionen.''</small>
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| <small>''Wahrnehmungen oder Auswirkungen auf die Umgebung''</small>
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| |- style="vertical-align:top"
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| * '''Stromleitfähigkeit'''
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| * '''Wärmeleitfähigkeit'''
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| * '''Schmelz-''' bzw. '''Siedetemperatur'''
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| * '''Dichte''' (''Masse pro Volumeneinheit'')
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| ** hohe Dichte: Blei, Gold, Quecksilber, ...
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| ** geringe Dichte: Magnesium, Holz, Gase, ...
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| * '''Verformbarkeit'''
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| ** spröde, elastisch, verformbar
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| * '''Härte''' ''(nur bei Feststoffen)''
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| * '''Farbe'''
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| ** Spezialfall: Transparenz
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| * '''Viskosität''' (dick- oder dünnflüssig)
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| * '''Reaktion mit Luftsauerstoff'''
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| ** schnell: Brennbarkeit
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| ** langsam: Korrosion (bei Eisen das Rosten)
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| * '''Verhalten beim Erhitzen'''
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| ** z.B. Verkohlen wie bei Zucker, nur schmelzen, Ei wird fest, ...
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| * '''giftig'''/ungiftig für einen bestimmten Organismus
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| ** ''faulen = Mikroorganismen können es verdauen/verarbeiten''
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| * '''Geruch'''
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| |}
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| {{AufgabeNr|7|2=
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| # Halte das rote Kästchen im Heft mit der Überschrift "Stoffeigenschaften" fest.
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| # Bearbeite das [http://LearningApps.org/watch?v=pbb583y2501 Zuordnungs-Quiz] mit den Stoffeigenschaften und halte die weiteren Eigenschaften daraus mit der Tabelle oben fest.
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| ::'''''TIPP:''' Der Artikel [http://de.serlo.org/chemie/stoffe/stoffeigenschaften/liste-von-stoffeigenschaften Liste von Stoffeigenschaften] liefert ein paar kurze Informationen zu den Stoffeigenschaften.''}}
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| {{SelbstKontrolle|den neuen Gefahrensymbolen|2=Probiere es aus!? Verstehst du schon die Begriffe und die gefährlichen Eigenschaften dieser Stoffe? Probiere es im [http://LearningApps.org/watch?v=p6fyxsapa01 Zuordnungs-Quiz] aus! | |
| }} | |
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| === Nutzung der Stoffeigenschaften zur identifizierung eines unbekannte Stoffes ===
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| ==== Vergleich mit 5 weißen, pulverförmigen Feststoffen ====
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| Gegeben ist ein unbekannter weißer Feststoff, der pulverförmig ist. Es kommen fünf verschiedene Stoffe in Frage, die wir kennen. Das sind:
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| * Vitamin C
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| * Natron
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| * Backpulver
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| * Zucker
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| * Salz
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| {{AufgabeNr|8|Überlege dir Eigenschaften, mit denen du diese Stoffe unterscheiden könntest. Finde also jeweils typische Eigenschaften.}} | |
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| ==== Kennenlernen des Bunsenbrenners ====
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| {{AufgabeNr|9|Beschrifte das ausgeteilte Arbeitsblatt, um die Bestandteile des Bunsenbrenners kennenzulernen. Nutze dazu das Buch auf Seite 18 - V1.}}
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| Die verschiedenen Brenner-Arten auch von innen:
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| | [[Datei:Beschriftung-Bunsenbrenner-mit-Hebel.svg|500px]] || [[Datei:Beschriftung-Teclubrenner-mit-Drehregler.svg|600px]]
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| |-
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| | <center>'''Bunsenbrenner mit Hebel'''</center> || <center>'''Teclubrenner mit Drehregler'''</center>
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| {{AufgabeNr|10|Zünde entsprechend der Anleitungen auf dem Arbeitsblatt und dem Buch (S. 18 - V 1) den Bunsenbrenner an. Jeder sollte das mindestens zweimal gemacht haben.}}
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| {{AufgabeNr|11|Untersuche die Flamme mit und ohne Luftzufuhr: Halte das Magnesiastäbchen in die verschiedenen Flammen.}}
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| '''Warum dieser Unterschied mit und ohne Luft?'''
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| <center>[[Datei:Aufbau-innen-Teclubrenner-mit-Drehregler.svg|650px]]</center>
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| ==== Experimente zur Untersuchung des (noch) unbekannten, weißen Feststoffes ====
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| {{Sicherheitsinfo|Schutzbrille}}
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| '''An Materialien wird benötigt:'''
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| * x saubere Reagenzgläser
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| * 1 schmutziges Reagenzglas
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| * Reagenzglasständer, Reagenzglashalter
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| * Gummistopfen, Spatel
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| Die folgenden Experimente sollen durchgeführt werden. Zu jedem Experiment gibt es auf einer Unterseite vertiefende Informationen
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| {{VersuchTitel|1. Verhalten beim Erhitzen|
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| '''Durchführung:''' Holt euch ein gebrauchtes Reagenzglas vom Lehrertisch. Gebt mit einem Spatel nicht mehr als 1 cm eures Stoffes in das gebrauchte Reagenzglas und erhitzt es über dem Bunsenbrenner. '''Achtet auf die besprochenenen Sicherheitsmaßnahmen'''. Erhitzt wie auch beim Wasser erst vorsichtig und wenn nichts passiert stärker. Allerdings muss das Reagenzglas nicht geschmolzen werden, um sagen zu können, dass der Stoff sich beim Erhitzen nicht verändert.
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| '''Entsorgung:''' Versucht nach dem Abkühlen den Inhalt auszuschütten. Wenn das geht und Reste im Reagenzglas übrig bleiben, bitte gut mit Wasser und einer Bürste ausspülen. Kann der Inhalt nicht entfernt werden, bitte das Reagenzglas vorzeigen, damit ich entscheiden kann, ob es sinnvoll ist, es wegzuwerfen.
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| }}
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| {{VersuchTitel|2. Wasserlöslichkeit|
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| :''Anschließend an dieses Experiment kann das Experiment Nr. 3 durchgeführt werden!''
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| '''Durchführung:''' Füllt das Reagenzglas halbvoll mit Wasser. Gebt eine kleinere Menge (ewta 0,5 cm auf dem Spatel) eures Stoffes in das Wasser und schüttelt unter Verwendung des Gummistopfens. Überprüft, ob sich alles gelöst hat, oder ob noch Bodensatz vorhanden ist.
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| '''Beobachtung:''' Nutzt die Begriffe ''löslich'', ''unlöslich'', ''Bodensatz'' zusammen mit Mengenangaben (wieviel Spatelspitzen), um die Löslichkeit zu beschreiben.
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| <popup name="Was die Begriffe 'löslich', 'unlöslich', 'Bodensatz' bedeuten -">
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| Generell gilt: Ein Stoff ist immer in einem Lösungsmittel löslich. Neben Wasser kann man auch die Löslichkeit in Benzin testen. Einige Stoffe, die nicht in Wasser löslich sind, kann an dagegen mit Benzin lösen. Es sind aber auch andere Kombinationen möglich.
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| * Man bezeichnet einen Stoff zum Beispiel "'''in Wasser löslich'''", wenn man eine bestimmte Menge eines Feststoffs in Wasser geben kann und er ist dann nicht mehr zu sehen.
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| * Als "'''Bodensatz'''" bezeichnet man Feststoff, der in das Wasser gegeben wurde, sich aber nicht auflöst und dann meist mit der Zeit absinkt. Er hat sich dann am ''Boden'' abge''setzt''. Es kann sein, dass sich ein Teil des im Wasser gegebenen Feststoffes im Wasser löst und nur ein Teil als Bodensatz übrig bleibt. Dies kann man testen, indem man die Lösung verdünnt, also Wasser hinzugibt.
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| * Man bezeichnet einen Stoff "'''unlöslich'''", wenn selbst kleinste Menge in viel Lösungsmittel komplett als Bodensatz zurückbleiben. Bildet sich zum Beispiel nach der zweiten Spatelspitze Bodensatz, hat sich aber beim ersten Mal alles gelöst, so ist der Stoff nicht unlöslich. Er ist dann eher schwer löslich.
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| </popup>
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| '''Entsorgung:''' Die Lösung kann für Experiment 2 verwendet werden.}}
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| {{VersuchTitel|3. pH-Wert der Lösung|
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| :''Das Experiment sollte immer nach dem Experiment Nr. 2 durchgeführt werden! Führt deshalb erst Nr. 2 durch und dann Nr. 3. Bringt also diese Anleitung erst noch einmal zurück, wenn ihr Nr. 2 noch nicht durchgeführt habt.''
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| '''Durchführung:''' Holt euch ein weiteres sauberes Reagenzglas, gebt soviel destilliertes Wasser wie im anderen Reagenzglas aus Experiment Nr. 2 hinein. Stellt die beiden Reagenzgläser nebeneinander in den Reagenzglasständer. Gebt nun vom sogenannte Universalindiktor in die Reagenzgläser, und zwar in beide gleich viele Tropfen. Die Farbe des Wasser dienst als Vergleichslösung, um die Färbung der Lösung beurteilen zu können. Ist die Farbe der Lösung ...
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| * wie beim Wasser, ist die Lösung '''neutral'''.
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| * rötlich, so ist die Lösung '''sauer'''.
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| * bläulich, so ist die Lösung '''alkalisch'''
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| <popup name="Informationen zum pH-Wert -">
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| Der pH-Wert ist ein Zahl, mit der eine bestimmte Eigenschaften einer Lösung beschrieben wird.
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| * Wasser hat den '''pH-Wert 7''' und wird als '''neutral''' bezeichnet.
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| * Eine '''saure Lösung''' hat einen '''pH-Wert von 0 bis 7''', wobei 0 sehr sauer ist und z.B. 6 nur ein wenig sauer ist. Sauer ist hier gleichbedeutend mit "schmeckt sauer".
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| * Eine '''alkalische Lösung (Lauge)''' hat einen pH-Wert von 7 bis 14, wobei 8 ein wenig alkalisch und 14 sehr alkalisch ist. Alkalische Lösungen lassen sich auch am Geschmack erkennen, aber es schmeckt wie Seife. Bekannt sind Seifenlauge und Laugenbrezel.
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| </popup>
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| '''Entsorgung:''' In den Abfluss gießen, Reagenzgläser und Waschbecken gut mit Wasser ausspülen.
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| }}
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| {{VersuchTitel|4. Betrachtung unter dem Mikroskop|
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| '''Durchführung:''' Gebt ganz wenige Körnchen eures Stoffes auf eines der gelben Scheiben und stellt dann die Mikroskop-Kamera darüber eventuell kann man an dem großen, silbernen Drehrad an der Kamera das Bild etwas schärfer stellen. Beschreibt, was ihr seht:
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| * Kann man an verschiedenen Körnchen immer wieder die gleiche Form erkennen und haben die Körnchen glatte Flächen, so hat man '''Kristalle'''.
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| * Ist die Oberfläche dagegen uneben und unregelmäßig, so sind das '''amorphe''' Körnchen.
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| '''Entsorgung:''' Kann weiter verwendet werden. Falls sich das Pulver über dem Tisch verteilt, bitte aufkehren und wegwerfen.
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| Kristalle sind Körper, die aufgrund einer regelmäßigen Anordnung der kleinsten Teilchen glatte Flächen aufweisen
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| {{VersuchTitel|5. Verhalten bei Zugabe von Säure|
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| '''Durchführung:''' Gebt etwa 0,5 cm eures Stoffes in ein sauberes Reagenzglas. Holt euch mit einem anderen Reagenzglas etwa 2 cm der Essigessenz (konzentrierter Essig), das ist unsere Säure. Gebt dann die Säure auf euren Stoff und beobachtet was passiert. Schwimmt der Stoff nur auf der Säure oder geht er unter? Oder bilden sich Bläschen, sobald die Säure mit eurem Stoff zusammenkommt.
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| '''Entsorgung:''' Ins Waschbecken ausgießen und gut ausspülen. Eventuell mit einer Bürste Reste eures Stoffes entfernen.
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| }}
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| {{VersuchTitel|6. Sonstige Beobachtungen|Haltet alles fest, was euch sonst noch an dem Stoff auffällt. Denkt aber daran, dass ihr hier keine Spekulationen äußert, sondern möglichst neutral festhaltet, was wahrgenommen wird.}}
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| {{Kurzregel|Jeder Reinstoff zeichnet sich durch eine einzigartige Kombination von Stoffeigenschaften aus, anhand derer er identifiziert werden kann. Zwei Stoffe können nicht in allen Eigenschaften gleich sein.}}
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| {{Kurzregel|Wir nutzen Stoffeigenschaften daher, um Stoffe zu identifizieren.}}
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| === Fließschema zu Untersuchungen erstellen ===
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| '''Beispiel für 4 klare Flüssigkeiten'''
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| [[File:Fliessschema-Beispiel klare Flüssigkeiten.png|500px]]
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| * {{Video}} [https://www.youtube.com/watch?v=LVl4DQvYsxw Anleitungs-Video] zur Benutzung der Vorlagen und des Programms Inkscape
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| * '''Vorlagen für das eigene Fließschema:''' [http://wikis.zum.de/chemie-digital/images/6/61/VorlageFliessschema_quer.svg Quer-Format] und [http://wikis.zum.de/chemie-digital/images/8/84/VorlageFliessschema_hoch.svg Hoch-Format]
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