1. Drucke dieses Skript aus, falls du dieses noch nicht erhalten hast.
2. Lies die Seite 1 im Skript durch.
3. Gehe zwecks Repetition die einzelnen Anschauungsbeispiele in den folgenden Karten durch.

Versuch: Oranges Bromgas in einem Zylinder

Darstellung mit dem Teilchenmodell

Erklärung auf Teilchenebene (Teilchenmodell) für die Diffusion von Bromgas in einem Zylinder: Das orange Bromgas breitet sich von alleine in Richtung des zweiten Zylinders aus. Nach ca. 1 Stunde – also am Ende des Experiments – hat sich die Gas regelmässig verteilt, da in beiden Zylindern das Gas gleich intensiv orange erscheint. Im Vergleich zu Beginn des Experiments ist das Gas jedoch leicht heller, da die gleiche Anzahl Bromteilchen nun das doppelte Volumen einnimmt, womit sich die Konzentration von Brom halbiert hat.

Erklärung der Beobachtungen

Berücksichtigt man, dass der obere Zylinder im Versuch nicht leer war, sondern Luft enthielt, kann man damit die Vermischung zweier Gase (rot: z. B. Brom; blau: z. B. Luft) durch Diffusion mit dem Teilchenmodell erklären. Die Diffusion beruht auf der Eigenbewegung (Wärmebewegung) von Teilchen. Diese Eigenbewegung ist regellos und ungeordnet: Ein einzelnes Teilchen bewegt sich dabei geradlinig und ändert seine Richtung nur beim Zusammenstoss mit einem anderen Teilchen. Dadurch verteilen sich die Teilchen gleichmässig im zur Verfügung stehenden Raum. Nach vollendeter Diffusion liegt also überall die gleiche Bromkonzentration vor. (Quelle: Wikipedia, modifiziert).

Diffusion von Parfumduft (Modellvorstellung)

Bromgas hat den Vorteil, dass es farbig ist und so die Verbreitung des orangen Gases von Auge gut beobachtet werden kann. Auf gleiche Weise, also durch die Eigenbewegung von Teilchen angetriebene Diffusion, verteilt sich auch Parfümduft aus einer Parfümflasche im zur Verfügung stehenden Raum, was dieses Video (13 sec) zeigt. Die Verteilung des Parfümdufts kann man zwar nicht sehen, jedoch über unseren Riechsinn gut nachvollziehen.

Versuch: Kaliumpermanganat (ein violettes Salz) am Boden eines Zylinders mit Wasser

Erklärung der Beobachtungen

Das violette Salz breitet sich im Zylinder von unten nach oben aus. Nach 5 Wochen ist die Wassersäule überall gleich intensiv violett gefärbt (gleiche Konzentration des violetten Salzes). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Stoffen ist in Flüssigkeiten deutlich langsamer als in Gasen, da sich die Teilchen in Flüssigkeiten sehr viel weniger schnell bewegen als in Gasen. Aber auch hier prallen die Wasserteilchen durch ihre Eigenbewegung stetig auf die Salzteilchen (Kaliumpermanganat) und umgekehrt. Dadurch verteilen sich die Salzteilchen (und die Wasserteilchen) gleichmässig im zur Verfügung stehenden Raum, d. h. in der Wassersäule. Zur Erklärung mit einer Skizze könnte dieselbe Abbildung wie bei der Diffusion von Brom (in Luft) verwendet werden, mit dem Unterschied, dass die Abstände zwischen den Teilchen in einer Flüssigkeit wesentlich geringer wären, da – im Unterschied zu einem Gas – Anziehungskräfte zwischen den Teilchen wirken.

Die Eigenbewegung der Teilchen ist von der Temperatur abhängig: Bei höherer Temperatur bewegen sich die Teilchen schneller. Dieses Video (49 sec) zeigt die Eigenbewegung eines Gases als solche und die Auswirkung einer Temperaturerhöhung und einer anschliessenden Temperatursenkung.

Versuch: Ein gelber Farbstoff wird in zwei Gläser mit Wasser getropft.

In welchem der zwei Gläser befindet sich warmes bzw. kaltes Wasser?

(Quelle: Wikimedia.)

Erklärung der Beobachtungen

Im Glas links breitet sich der gelbe Farbstoff schneller aus, d. h., er diffundiert schneller. Die Farbstoffteilchen dort scheinen also häufiger von Wasserteilchen angestossen zu werden, was auf höhere Geschwindigkeit der Wasserteilchen und damit auf höhere Temperatur des Wassers in diesem Glas schliessen lässt.

Brownsche Bewegung (Modellvorstellung)

Die schnelle Wärmebewegung von Flüssigkeits- oder Gasteilchen bewirkt durch häufige Stösse die wesentlich langsamere, unter dem Mikroskop beobachtbare Brownsche Bewegung grösserer sichtbarer Partikel oder Tröpfchen. Mit diesem Modell konnte auch die im Jahre 1827 vom schottischen Botaniker Robert Brown gemachte Beobachtung erklärt werden, der feststellte, dass in einem Wassertropfen verteilte Bruchstücke von Pollenkörnern unter dem Mikroskop sich ruckartig hin und her bewegten.

Brownsche Bewegung bei Milch (Realdarstellung)

Milch ist eine Emulsion, d. h. ein Gemisch von 2 flüssigen Phasen: Die Hauptphase ist Wasser, welches natürlich auch gelöste Salze enthält. Die zweite Phase ist die Fettphase, welche in Form von feinsten Fetttröpfchen (Öltröpfchen) in der Wasserphase verteilt ist. Die Fetttröpfchen (weiss) sind unter dem Mikroskop sichtbar.

(Quelle: Wikimedia.)

Erklärung der Beobachtungen

Unter dem Mikroskop ist eine Zitterbewegung der Fetttröpfchen zu erkennen (= Brownsche Bewegung). Diese (grossen) Fetttröpfchen im Wasser befinden sich in permanenter, zitternder, jedoch langsamer Bewegung, da sie von den Stössen der nicht sichtbaren (viel kleineren) Wasserteilchen andauernd Richtungsänderungen erfahren. Verantwortlich für diese Stösse ist die schnelle Eigenbewegung (Wärmebewegung) der Wasserteilchen:

Brownsche Bewegung bei Milch: Ein Fetttröpfchen erfährt pro Sekunde ca. 10²¹ (1 Trilliarde!) Stösse von Wasserteilchen und bringt dieses in eine ungerichtete Bewegung. In der Abbildung sind der Übersichtlichkeit halber nur wenige Wasserteilchen gezeichnet.

1. (Labor:) Bilde eine Dreiergruppe und melde dich bei der Lehrperson, welche dir den Versuchsaufbau/-ablauf erklären wird. Personen, die den Versuch nicht selbst im Labor durchführen konnten, können den Versuch in diesem Video (1:07 min) nachvollziehen:
1. Halte eine Skizze zum Versuch auf der Seite 1 unten fest:
2. Die Glasröhre ist bereits abgebildet (Rechteck). Es soll sowohl die Ausgangslage als auch die Beobachtung erkennbar sein. Bei den Gasen handelt es sich um Chlorwasserstoff [HCl (g)] und Ammoniak [NH₃ (g)].
3. Räume gemäss Instruktion der Lehrperson auf und beantworte die folgenden Fragen zum Versuch im Schulzimmer.
2. Welches Gas diffundiert schneller? Begründe.
1. Tipp: Berechne die Molekülmasse für die 2 Stoffe und versuche die Beobachtung damit zu begründen.
3. Der weisse "Schleier" auf der Seite des HCl-Gases ist kein Nebel, sondern ein Rauch. Denn es kann ein weisser Feststoff beobachtet werden, welcher immer noch da ist, wenn die zwei stechend riechenden Gase geruchlich bereits nicht mehr wahrzunehmen sind. Beim festen Reaktionsprodukt handlet es sich um Ammoniumchlorid [NH₄Cl (s)]:
1. Formuliere nun die Reaktionsgleichung und halte diese bei der Skizze zum Versuch fest.
2. Erklärung: Die schwereren HCl-Moleküle (m = 36 u) sind träger und haben eine geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit (Diffusionsgeschwindigkeit) als die leichteren NH₃-Moleküle (m = 17 u). Deshalb treffen sich die Gase nicht in der Mitte der Glasröhre.
3. Deine Skizze sollte nun etwa so aussehen.

1. Gleich zu Beginn machen wir uns klar, was man unter dem Gasdruck versteht:
1. Schau dieses Video (10 sec).
2. Zu notieren auf der Rückseite der Seite 2: "Bei Reduktion des Volumens nimmt der Druck zu, da nun mehr Gasteilchen pro Flächeneinheit (und Zeiteinheit) aufeinander bzw. auf die Gefässfläche treffen."
2. Studiere nun die Seiten 2–4 im Skript:
1. Schau nun dieses Video (17:50 min, mau), welches einzelne Aspekte erklärt.
3. Nun kommen wir zu den Anwendungsaufgaben (Skript S. 5):
1. Bsp. 1 und 2: Video (12:12 min, mau), welches einzelne Aspekte erklärt.
2. Bsp. 3: Video (9:41 min, mau).

1. Löse – mithilfe des Mustervorgehens (S. 5) – die Aufgaben 6–8 und 10 im Skript auf den Seiten 7/8:
1. Rechne immer mit Einheiten. Wenn du beim Umrechnen von Einheiten unsicher bist, konsultiere zuerst das Skript (S. 3–4). Falls du nicht weiterkommst, kannst du dein Ergebnis auch mit einem Einheiten-Umrechner (unter Lernhilfen) überprüfen lassen.
2. Vergiss nicht, am Schluss beim Resultat, vernünftig zu runden und die Einheit anzugeben.
3. Du kannst deine Ergebnisse mit jenen auf der Seite 8 unten vergleichen.
2. Eine Musterlösung mit den (detaillierten) Lösungswegen findet sich hier.

1. Studiere im Skript die Seiten 6–7, auf welchen wichtige Grössen für das stöchiometrische Rechnen aus dem GF Chemie und aus den SF-CP 1–4 repetiert werden.

1. Löse nun die Aufgaben 1–5, 9 sowie 11–13 im Skript auf den Seiten 7/8:
1. Rechne immer mit Einheiten. Wenn du beim Umrechnen von Einheiten unsicher bist, konsultiere zuerst das Skript (S. 3–4). Falls du nicht weiterkommst, kannst du dein Ergebnis auch mit einem Einheiten-Umrechner (unter Lernhilfen) überprüfen lassen.
2. Vergiss nicht, am Schluss beim Resultat, vernünftig zu runden und die Einheit anzugeben.
3. Du kannst deine Ergebnisse mit jenen auf der Seite 8 unten vergleichen.
2. Eine Musterlösung mit den (detaillierten) Lösungswegen findet sich hier.