Studiere nebenstehende Tabelle. Formuliere
den Zusammenhang zwischen den Siede-
punkten der aufgeführten Kohlenwasserstoffe
und dem Bau ihrer Moleküle? Versuche, den
Zusammenhang anschaulich zu erklären.
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Bearbeite das Arbeitsblatt III.11a mit Hilfe der Kopien (Doppelseite) und der Bevor Du den Teil van der Waals Bindungen (kurz: vdWK) auf AB III.11a bearbeitest, Im Anschluss folgen noch Übungsaufgaben zum gesamten Thema. Die Übungsaufgaben |
Lernaufgabe zum Thema "van der Waals-Kräfte"
(Quelle: www.educeth.ch/chemie/lernaufg/vanderwaal)
Einleitung
Warum ist Benzin bei Raumtemperatur eigentlich flüssig? Es könnte doch auch gasförmig sein. Offenbar wirken zwischen den Molekülen des Benzins Anziehungskräfte. Diese Kräfte verhindern, dass die Moleküle des Benzins voneinander weg fliegen. Sie halten das Benzin als Flüssigkeit zusammen. Man bezeichnet sie als zwischenmolekulare Kräfte. Wenn wir Benzin etwas erwärmen, werden die Kräfte zwischen den Molekülen überwunden. Benzin wird gasförmig. Untersuchungen haben gezeigt, dass es je nach Art der Moleküle verschiedene Typen von zwischenmolekularen Kräften gibt. Heute beschäftigen wir uns nur mit derjenigen Kraft, welche zwischen allen Molekülen wirkt. Diese Kraft trägt den Namen ihres Entdeckers. Sie heisst van der Waals-Kraft. Johannes van der Waals war ein holländischer Physik-Professor in Amsterdam. 1910 erhielt er den Physik-Nobelpreis für seine Entdeckung.
Du erfährst, welche Stoffeigenschaften von dieser Kraft bestimmt werden und Du entdeckst den Zusammenhang zwischen dem Bau der Moleküle und der Grösse dieser Kraft.
Demonstrationsexperiment mit je einer Flasche Hexan und Hexadecan (siehe Unterricht)
Die Lehrperson schwenkt die beiden Flaschen gleichzeitig etwa gleich stark und stellt sie zur Beobachtung auf den Tisch.
Lehrperson: "Was kann man beobachten?"
Information durch die Lehrperson: Der Unterschied ist darauf zurückzuführen, dass sich die Moleküle in den beiden Flaschen unterschiedlich stark anziehen.
"Welche Flasche enthält welche Flüssigkeit?"
"Du findest die Antwort selber, wenn Du die Lernaufgabe löst."
Was ist das Ziel dieser Aufgabe?
Das Deuten stofflicher Phänomene auf der Ebene der Teilchen (Modellebene) ist typisch für die Chemie. Beim Lösen der Lernaufgabe entdeckst Du, wie sich das Fliessverhalten und die Siedetemperatur eines Stoffs mit dem Bau seiner Moleküle in Beziehung setzen lassen.
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Teil 1
Frage: In welcher Flasche befindet sich Hexan, in welcher Hexadecan? Hilfe: Stelle Dir vor, was auf der Modellebene abläuft, wenn sich die Flüssigkeiten bewegen. Solltest Du mit diesem Teil Schwierigkeiten haben, dann versuche zuerst Teil 2 zu lösen. Kehre dann zurück zu Teil1.
Teil 2
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Studiere nebenstehende Tabelle. Formuliere |
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Teil 3
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Studiere nebenstehende Tabelle. Die drei Kohlenwasserstoffe haben die gleiche Summenformel. Worin unterscheiden sich die drei Moleküle? Siehst Du einen Zusammenhang zwischen den Siedepunkten der Kohlenwasserstoffe und dem Bau ihrer Moleküle? Versuche den Zusammenhang anschaulich zu erklären. |
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Übungsaufgaben zum Thema: Zwischenmolekulare Kräfte
| 1. | Welche Stoffe werden vermutlich bei Raumtemperatur und bei Normdruck in gasförmigem Aggregatszustand vorliegen P4O10, Cl2, AgCl, I2? Begründe deine Annahme. |
| 2. | Ordne die Substanzen BaCl2, H2, CO, HF und Ne nach steigenden Siedetemperaturen. |
| 3. | Wie lässt sich der höhere Siedepunkt des Sauerstoffs (-183 °C) gegenüber dem des Stickstoffs (-196°C) erklären? |
| 4. | Welcher Stoff siedet höher, Butan C4H10 oder Pentan C5H12? |
| 5. | Warum siedet Kochsalz bei 1413°C und die Edelgase viel tiefer? |
Es gelten folgende Regeln für mögliche Wasserstoffbrücken:
Sind H-Atome an F, O oder N gebunden, so sind diese H-Atome fähig, aktiv an einer H-Brücke teilzunehmen.
Sind F, O oder N-Atome permanent negativ polarisiert (delta -), so können ihre nichtbindenden Elektronenpaare passiv an H-Brücken teilnehmen.
| 6. | Wieviel aktive und passive Stellen für H-Brücken haben die folgenden Moleküle: H2O, NH3, N2, CH3OCH3? |
| 7. | Wieviel H-Brücken kann ein NH3-Molekül mit (genügend) H2O-Molekülen bilden? |
| 8. | Die Siedepunkte der Stoffe betragen (Lewisformel zeichnen): Ethan C2H6 (- 89°C) Formaldehyd CH2O (- 21°C) Methanol CH3OH (+ 56°C) Worauf beruhen die grossen Differenzen der Kohäsionskräfte in diesen Stoffen? |
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Daniela Weber 2005