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Gesetz von den konstanten Proportionen 09:26 min

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Transkript Gesetz von den konstanten Proportionen

Guten Tag und herzlich willkommen!

Dieses Video heißt "Gesetz der konstanten Proportionen". Der Film gehört zur Reihe "Chemische Reaktionen". Als Vorkenntnisse seid ihr mit Oxiden wie FeO und Fe2O3 bekannt. Ihr kennt Salze, wie Calciumcarbonat CaCO3, und ihr besitzt ein erstes Verständnis der notwendigen Formeln. Mein Ziel ist es, euch das Gesetz von den konstanten Proportionen an Beispielen zu erklären. Ich möchte, dass ihr ein erstes Verständnis der Bedeutung des Gesetzes bekommt.

Der Film ist in fünf Abschnitte unterteilt: 1. Die Alchemisten und die Zusammensetzung der Stoffe 2. Monsieur Proust in Hochform 3. Wir formulieren das Gesetz 4. Geht es nicht einfacher? 5. Anwendungen auf zwei Nichtmatalloxide

  1. Die Alchemisten und die Zusammensetzung der Stoffe Die Ergebnisse der Alchemie muss man vom heutigen Standpunkt hoch einschätzen. Viele nützliche Dinge wurden entdeckt. Aus der Fülle möchte ich beispielhaft nur den Phosphor und das Porzellan nennen. Vom heutigen Standpunkt aus war die Alchemie ein "Fröhliches Herumprobieren". In diesem Sinn unterschied sich die Alchemie prinzipiell von der heutigen Chemie. Die meisten Alchemisten besaßen keine klaren Vorstellungen über die Zusammensetzung der Stoffe. Diese Situation war bis fast zum Jahre 1800 vorherrschend.

  2. Monsieur Proust in Hochform Joseph Louis Proust lebte um das Jahr 1800 und war ein berühmter französischer Chemiker. Proust war analytischer Chemiker. Er beschäftigte sich mit der Untersuchung der Bestandteile von Stoffen. Immer wieder gab er durch das Experiment die Antwort auf die Frage: "Wie viel Prozent verschiedener Elemente sind in den Stoffen erhalten?". Im Zusammenhang mit unserem heutigen Thema untersuchte Proust Sulfide des Eisens, Kupfercarbonat und Oxide des Zinns. Eisensulfide bestehen aus Eisen und Schwefel. Zwei der von Proust untersuchten Eisensulfide wollen wir als Eisensulfid I und Eisensulfid II bezeichnen. Der Wissenschaftler bestimmte, wie viel Eisen und wie viel Schwefel in beiden Sulfiden enthalten sind. Für das erste Sulfid ermittelte er 64 und 36 %. Beim zweiten Sulfid erhielt er 47 % für Eisen und 53 % für Schwefel. Bemerkenswert ist, dass Proust diese Ergebnisse bei jeder Probe erhielt. Außerdem untersuchte er Kupfercarbonat. Es handelt sich hierbei um das Kupfersalz der Kohlensäure. Proust fand darin Kupfer, Kohlenstoff und Sauerstoff. Er bestimmte 51 % Kupfer, 10 % Kohlenstoff und 39 % Sauerstoff. Und wieder erwies sich als bemerkenswert: Diese Ergebnisse erhielt Proust bei der Untersuchung jeder Probe. Und schließlich untersuchte der Wissenschaftler auch die Oxide des Zinns. Diese 3 Verbindungen bezeichne ich hier als Zinnoxid I, Zinnoxid II und Zinnoxid III. Proust bestimmte für Zinnoxid I 88 % Zinn und 12 % Sauerstoff. Für Zinnoxid II erhielt er 83 % Zinn und 17 % Sauerstoff. Für Zinnoxid III ergaben sich 79 % Zinn und 21 % Sauerstoff. Bemerkenswert war wieder, dass Proust diese Ergebnisse bei jeder Probe erhielt, die er untersuchte.

  3. Nun können wir das Gesetz von den konstanten Proportionen formulieren Proust veröffentlichte es 1797. Habt ihr eine Idee, wie es lauten könnte? Vielleicht so: Die chemischen Elemente einer chemischen Verbindung kommen immer im gleichen Masseverhältnis vor. So erhielt Proust für eines der Eisensulfide 64 % Eisen und 36 % Schwefel. Bei Kupfercarbonat ermittelte er 51 % Kupfer, 10 % Kohlenstoff und 39 % Sauerstoff. Bei einem der Zinnoxide ergaben sich für Zinn 88 % und für Sauerstoff 12 %. Diese Werte erhielt Proust immer und immer wieder.

  4. Geht es nicht einfacher? Das hier sind alle Prozentwerte, die wir bisher besprochen haben und das hier die dazugehörigen Verbindungen. Ein schönes Durcheinander, nicht wahr? Der Begriff der Atommasse konnte später noch mehr Ordnung in die Dinge bringen. Erinnern wir uns an die Eisensulfide. Es wurden davon 2 untersucht. Beim Ersten erhielt Proust 64 % für Eisen und 36 % für Schwefel. Kennt man die Atommassen, kann man auch die Molekülzusammensetzung berechnen. Ein Molekül des ersten Eisensulfids besteht aus 1 Eisenatom und 1 Schwefelatom. Das zweite Eisensulfid besteht aus 47 % Eisen und 53 % Schwefel. Ein Molekül dieses Sulfids besteht aus 1 Eisenatom und 2 Schwefelatomen. Die erste Verbindung hat folglich die Formel FeS und die zweite hat die Formel FeS2. Oder nehmen wir Kupfercarbonat. Proust fand 51 % Kupfer, 10 % Kohlenstoff und 39 % Sauerstoff. Das Molekül ist zusammengesetzt aus 1 Kupferatom, 1 Kohlenstoffatom und 3 Sauerstoffatomen. Daher lautet die Formel CuCO3. Und ähnlich geht es bei den Zinnoxiden zu. Proust konnte für die 3 Oxide die Anteile von Zinn und Sauerstoff bestimmen. Die Moleküle des ersten Oxids bestehen aus 1 Zinnatom und 1 Sauerstoffatom. Die Moleküle des zweiten Oxids bestehen aus 2 Zinnatomen und 3 Sauerstoffatomen. Bei den Molekülen des Zinnoxids III lautet das Verhältnis 1:2. Entsprechend ergeben sich die Formeln: SnO, Sn2O3 und SnO2. Wir können feststellen: In chemischen Verbindungen sind die chemischen Elemente in einfachen Zahlenverhältnissen enthalten. FeS, FeS2, CuCO3, SnO, Sn2O3, SnO2.

  5. Anwendung auf zwei Nichtmetalloxide Wenn Schwefel mit Sauerstoff reagiert, bildet sich ein Oxid des Schwefels. Dieses Schwefeloxid enthält 50 % Schwefel und 50 % Sauerstoff. Als Zusatzinformation erhalten wir: Die Atommasse des Schwefels ist doppelt so groß wie die Atommasse des Sauerstoffs. Das Molekül setzt sich aus 1 Schwefelatom und 2 Sauerstoffatomen zusammen. Die Formel lautet: SO2 (Schwefeldioxid). Wenn Kohlenstoff mit wenig Sauerstoff reagiert, entsteht 1 Kohlenstoffoxid.Dieses Kohlenstoffoxid enthält 43 % Kohlenstoff und 57 % Sauerstoff. Als Zusatzinformation erhalten wir: Die Massen eines Kohlentstoffatoms und eines Sauerstoffatoms stehen im Verhältnis 3:4. 43 % / 57 % sind etwa 3:4. 1 Kohlenstoffatom und 1 Sauerstoffatom bilden das Molekül. Es hat die Formel: CO (Kohlenstoffmonoxid).   Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen.

3 Kommentare
  1. Sehr gut Danke :)

    Von Alfred 4, vor mehr als 3 Jahren
  2. Sehr gut Danke :)

    Von Alfred 4, vor mehr als 3 Jahren
  3. Sehr gut Danke :)

    Von Leonardkummer, vor fast 7 Jahren

Gesetz von den konstanten Proportionen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gesetz von den konstanten Proportionen kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne die Entdeckungen der Alchemisten.

    Tipps

    Durch Versuche mit verschiedenen Substanzen entdeckten die Alchemisten unter anderem neue Elemente.

    Lösung

    Ein großes Ziel der Alchemie war die Herstellung von Gold aus anderen Metallen. Als Nebenprodukt dieser Suche wurde das Porzellan gefunden. Außerdem gehen auch die Entdeckungen des Phosphors und des Schwarzpulvers auf die Alchemisten zurück.

  • Formuliere das Gesetz von den konstanten Proportionen.

    Tipps

    Proust fand bei der Untersuchung eines Stoffes immer wieder dieselbe prozentuale Zusammensetzung.

    Lösung

    Dieses Gesetz formulierte Joseph Luis Proust im Jahr 1797. Es ist eines der grundlegenden Gesetze der Chemie, wie der Massenerhaltungs- und der Ladungserhaltungssatz. Nach diesem Gesetz ist ein Stoff immer aus Elementen aufgebaut, die in festen Zahlenverhältnissen zueinander stehen, wie zum Beispiel $CO_2$.

  • Ermittle die Formel des Kupferoxids.

    Tipps

    Die Prozentzahlen geben den Anteil des einzelnen Elements in der Verbindung an.

    Die Elemente sind aber nicht alle gleich schwer. Deswegen musst du ihr Atomgewicht berücksichtigen.

    Lösung

    Durch die Prozentzahlen weißt du, dass fast 9 Teile der gesamten Masse aus Kupfer bestehen. Nur ein Teil der Masse ist Sauerstoff.

    Ein Atom Kupfer ist 4 mal so schwer wie ein Atom Sauerstoff.

    Du kannst nun überlegen, wenn die Verbindung zu 11% aus Sauerstoff besteht und Kupfer 4 mal so schwer wie Sauerstoff ist, müsste bei einem Verhältnis von 1 zu 1 (also $CuO$) Kupfer 44% der Masse ausmachen.

    Dies ist aber nicht der Fall. Der prozentuale Anteil an Kupfer ist mit 89% mehr als doppelt so hoch ($44\cdot 2=88%$).

    Das Verhältnis der beiden Elemente in der Verbindung ist also 2 zu 1 ($Cu$ zu $O$). Somit lautet die Formel $Cu_2O$.

  • Ermittle die Formel des Schwefeloxids.

    Tipps

    Wie viele Atome der Elemente werden benötigt, damit jedes 50% der Masse der Verbindung ausmacht?

    Da die Atommasse der Elemente nicht gleich ist, kann das Verhältnis nicht 1 zu 1 sein.

    Lösung

    Ein Atom Schwefel hat die doppelte Masse eines Sauerstoffatoms. Das heißt, ein Atom Sauerstoff wiegt nur halb so viel wie ein Atom Schwefel. Damit nun jedes Element die Hälfte des Gewichts der Verbindung ausmacht, müssen folglich doppelt so viele Sauerstoffatome wie Schwefelatome vorliegen. Das Verhältnis von Schwefel zu Sauerstoff ist damit 1 zu 2.

  • Benenne die gegebenen chemischen Verbindungen.

    Tipps

    Vorsilben im Namen geben die Anzahl der Atome des Elements in der Verbindung an.

    Mono- steht für 1 und di- für 2.

    Lösung

    Kupfercarbonat $CuCO_3$ ist ein Salz der Kohlensäure. Es ist ein blaugrünes Salz. Zinnmonoxid $SnO$ ist ein grau-brauner Feststoff, während das Zinndioxid $SnO_2$ ein weißer Feststoff ist. Zinksulfid $ZnS$ wird unter anderem in der Lackindustrie als Weißpigment benutzt.

  • Erkläre, wie aus der Zusammensetzung eines Stoffes seine Formel gebildet wird.

    Tipps

    Welches Ziel verfolgt Ben mit der Untersuchung?

    Das Elementsymbol für Stickstoff wird von seinem lateinischen Namen Nitrogenium abgeleitet. Sauerstoff heißt im lateinischen Oxigenium.

    Lösung

    Wenn man die prozentuale Massenverteilung eines Stoffes kennt, kann man daraus immer schließen, wie seine Formel aussieht. Dafür muss man auf das Periodensystem schauen und die Atomgewichte der Elemente, die in diesem Stoff enthalten sind, ins Verhältnis zueinander setzen. In diesem Fall hatten die Elemente annähernd das gleiche Atomgewicht. Aus dem Verhältnis 30% zu 70% kann man also schlussfolgern, dass die Verteilung 1 zu 2 ist, da $30\cdot 2=60$. Das Doppelte von 30 ist also nah an 70. Die erhaltene Formel ist damit $NO_2$.