Chemie (vom ägyptischen ch'mi = schwarz) ist eine Naturwissenschaft. Sie ist die Lehre von den Stoffen, ihrem Aufbau, ihren Eigenschaften und ihren Reaktionen.

1.1 Körper und Stoff

Körper: Die Gegenstände unserer Umwelt heißen Körper. Jeder Körper hat eine bestimmte Masse und nimmt einen Raum ein.

Stoff: nennt man das Material, aus dem die Körper bestehen.

1.2 Eigenschaften der Stoffe

Stoffeigenschaften lassen sich auf drei Arten erfassen:

a) Mit den Sinnen wahrnehmbar:
Aussehen (Farbe, Oberflächenglanz, Kristallform) · Geruch · Geschmack

b) Mit Geräten messbar:
Elektrische Leitfähigkeit · Schmelztemperatur · Siedetemperatur · Härte

c) Weitere Eigenschaften:
Löslichkeit · Magnetismus · Wärmeleitfähigkeit · Brennbarkeit · Dichte

1.2.1 Dichte und Dichtebestimmung

Die Dichte (Formelzeichen: ρ, griechisch: Rho) ist eine physikalische Eigenschaft eines Materials. Sie ist eine Stoffkonstante — unabhängig vom Ort, aber abhängig von Temperatur und Druck.

Definition der Dichte: Dichte ist gleich Masse durch Volumen

Merke: Dichte ρ = Masse m ÷ Volumen V · Einheit: g/cm³ oder kg/m³

a) Dichtebestimmung von Flüssigkeiten

[Schülerexperiment: Dichtebestimmung von Alkohol und Wasser]

Schritt 1: Volumen mit dem Messzylinder ermitteln.

Ablesen einer Flüssigkeit im Messzylinder — richtiges Ablesen am Meniskus

Schritt 2: Masse durch Wägung bestimmen.
Schritt 3: Dichte berechnen (ρ = m ÷ V)

Ergebnis: Dichte von Wasser ≈ 1,00 g/cm³ · Dichte von Ethanol ≈ 0,79 g/cm³

b) Dichtebestimmung von Feststoffen

[Schülerexperiment: Dichtebestimmung von Kupfer und Eisen]

Schritt 1: Masse der Stoffportion bestimmen (Waage)
Schritt 2: Volumen bestimmen (Wasserverdrängung im Messzylinder)
Schritt 3: Dichte berechnen

Ergebnis: Dichte von Kupfer = 8,93 g/cm³ · Dichte von Eisen = 7,87 g/cm³

c) Dichtebestimmung von Gasen

Versuchsaufbau Dichtebestimmung von Gasen mit Kolbenprober und Gaswägekugel

Eine Gaswägekugel wird mit der Wasserstrahlpumpe luftleer gepumpt und gewogen. Mit einem Kolbenprober wird eine Gasportion bekannten Volumens (100 ml) eingefüllt. Die Kugel wird erneut gewogen — aus Massenzunahme und Volumen ergibt sich die Dichte.

Ergebnis: Dichte von Luft bei 20 °C und 1013 hPa ≈ 0,00129 g/cm³

Übungsaufgaben zur Dichte

Klicke auf eine Karte um die Lösung zu sehen — klicke erneut um zurückzublättern.

Aufgabe 1 · Dichte

Für 1 kg Spiritus benötigt man eine Flasche mit einem Inhalt von 1,264 L. Berechne die Dichte von Alkohol.

→ Klicken für Lösung
Lösung 1

ρ = m ÷ V = 1000 g ÷ 1264 cm³

ρ = 0,7913 g/cm³

→ Klicken um zurückzublättern
Aufgabe 2 · Volumen

Welches Volumen muss ein Heliumballon besitzen, um 1 kg Helium aufzunehmen?
ρ(He) = 0,000178 g/cm³

→ Klicken für Lösung
Lösung 2

V = m ÷ ρ = 1 000 000 mg ÷ 0,000178 g/cm³

V = 5 617 L

→ Klicken um zurückzublättern
Aufgabe 3 · Gewichtsersparnis

Fahrzeugunterbau (50 L) soll von Eisen auf Aluminium umgestellt werden. Wie groß ist die Gewichtsersparnis?
ρ(Fe) = 7,9 g/cm³ · ρ(Al) = 2,7 g/cm³

→ Klicken für Lösung
Lösung 3

m(Fe) = 395 kg · m(Al) = 135 kg

Ersparnis: 260 kg

→ Klicken um zurückzublättern
Aufgabe 4 · Gold

Eine Reisetasche (0,9 m × 45 cm × 38 cm) wird vollständig mit Goldmünzen gefüllt. Wie schwer ist der Inhalt?
ρ(Au) = 19,3 g/cm³

→ Klicken für Lösung
Lösung 4

V = 90 × 45 × 38 = 153 900 cm³

m = 2 970 kg

→ Klicken um zurückzublättern
Aufgabe 5 · Magnesium

Wie schwer wäre dieselbe Tasche (0,9 m × 45 cm × 38 cm) gefüllt mit Magnesium?
ρ(Mg) = 1,74 g/cm³

→ Klicken für Lösung
Lösung 5

V = 153 900 cm³ · ρ = 1,74 g/cm³

m = 268 kg

→ Klicken um zurückzublättern

Chemie Klasse 8 · Stoffe und ihre Eigenschaften · Dichte und Dichtebestimmung · Gymnasium Baden-Württemberg · Bildungsplan 2016

Details
Geschrieben von: Wolfram Hölzel