Elemente, Verbindungen und Mischungen

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Materie: Elemente, Verbindungen und Gemische

Fast alles auf der Erde besteht aus Kombinationen von 92 verschiedenen Arten von Atomen. Materie können nicht kombinierte Substanzen sein, die aus einer Art von Atomen bestehen, die als Elemente bekannt sind, oder die als Verbindungen oder Gemische kombiniert sind.

Ein Element ist eine Substanz, die aus einem Atomtyp besteht. Das Periodensystem ist ein Diagramm, das alle bekannten Elemente organisiert. Die Eigenschaften der Elemente reichen von Wasserstoff, einem farblosen Gas, bis hin zu Quecksilber, einem bei Raumtemperatur flüssigen Metall. Nicht alle Elemente des Periodensystems kommen auf der Erde auf natürliche Weise vor. Einige werden in einem Labor erstellt und existieren nur für Bruchteile von Sekunden.

Eine Verbindung ist eine Substanz, die aus zwei oder mehr Arten von Atomen besteht, die chemisch miteinander verbunden sind, um Moleküle zu bilden. Es gibt Milliarden und Abermilliarden von Möglichkeiten, die Elemente zu Verbindungen zu kombinieren. Verbindungen haben eine bestimmte Zusammensetzung, die mit einer chemischen Formel beschrieben werden kann. Beispielsweise hat Kohlendioxid eine chemische Formel von CO ₂ . Dies bedeutet, dass jedes Molekül Kohlendioxid aus einem Kohlenstoff- und zwei Sauerstoffatomen besteht. Im Gegensatz zu Gemischen weisen Verbindungen ein festes Verhältnis von Elementen auf. Die Bindungen in Verbindungen können schwer zu brechen sein und können nur durch chemische Reaktionen aufgebrochen werden. Nach einer chemischen Reaktion lagern sich die Moleküle der Reaktanten zu anderen Substanzen (Produkten) um.

Eine Mischung ist eine Kombination von Substanzen, die nicht chemisch miteinander verbunden sind. Gemische können eine beliebige Kombination von Elementen und / oder Verbindungen sein. Beispiele für Gemische sind Meerwasser, Luft, Eisenpulver, Schwefelpulver und die meisten Gesteine. Gemische lassen sich leichter trennen als Verbindungen. Es gibt viele verschiedene Methoden zur Trennung von Gemischen, abhängig von den Eigenschaften der Substanzen im Gemisch und davon, ob es sich um ein heterogenes Gemisch oder ein homogenes Gemisch wie eine Lösung handelt. Eine Lösung ist eine Art Gemisch, bei dem ein Feststoff / eine Flüssigkeit (gelöster Stoff) in einer Flüssigkeit (Lösungsmittel) gelöst ist. Wenn sich eine Substanz nicht in einer anderen auflöst, wird sie als unlöslich bezeichnet. Im Gegensatz zu Verbindungen bestehen Gemische nicht notwendigerweise aus festen Verhältnissen der Bestandteile.

Methoden zur Trennung von Gemischen

Beim Filtrieren können Flüssigkeiten und unlösliche Feststoffe wie Wasser und Sand abgetrennt werden. Bei diesem Verfahren wird die Mischung durch einen Filter wie Filterpapier oder ein Sieb gegossen, und der unlösliche Sand wird von der Flüssigkeit abgetrennt. Dies geschieht aufgrund eines Unterschieds in der Partikelgröße; Die flüssigen Partikel sind klein genug, um das Filterpapier zu passieren, während die festen Partikel zu groß sind. Der zurückbleibende Feststoff wird als Rückstand bezeichnet, und die Flüssigkeit, die durch das Papier fließt, wird als Filtrat bezeichnet. Das Sieben funktioniert mit dem gleichen Mechanismus wie das Filtern, nur für größere Partikel.

Die Verdampfung ist ein weiteres Verfahren zur Abtrennung löslicher Feststoffe aus einer Flüssigkeit. Tafelsalz gemischt mit Wasser ist ein Beispiel für eine Salzlösung. Beim Eindampfen wird die Lösung erhitzt, sodass das Wasser verdampft und Salzkristalle am Boden des Behälters zurückbleiben. Wasser hat einen niedrigeren Siedepunkt als Salz, daher verdunstet das Wasser zuerst.

Die Destillation kann Gemische von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten trennen. Es funktioniert ähnlich wie beim Verdampfen, aber der verdampfte Dampf wird gesammelt und wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert. Diese Methode funktioniert aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte. Diese Methode könnte verwendet werden, um Wasser und Tinte zu trennen. Die Destillation wird zur Herstellung von alkoholischen Getränken wie Whisky und Wodka verwendet.

Magnetismus kann auch verwendet werden, um magnetisches Material von nichtmagnetischem Material zu entfernen. Ein Beispiel hierfür ist das Sortieren von Eisen aus anderen Metallen in einer Recyclinganlage.

Die Chromatographie ist eine Methode, um einige gelöste Substanzen abzutrennen. Es wird häufig zum Trennen von Farbstoffen und Tinten aufgrund ihrer unterschiedlichen Löslichkeit verwendet. Bei der einfachen Papierchromatographie wird ein Fleck der Tinte oder des Farbstoffs in der Nähe des Bodens eines Stücks saugfähigen Papiers platziert. Das Papier wird dann in einen Behälter mit Lösungsmittel gesenkt, so dass sich die Flüssigkeitslinie unter dem Tintenfleck befindet. Wenn sich das Lösungsmittel auf dem Papier nach oben bewegt, nimmt es einen Teil der gefärbten Chemikalie mit. Die verschiedenen Chemikalien verteilen sich in unterschiedlichen Mengen.

Die Next Generation Science Standards legen großen Wert darauf, dass die Schüler Modelle entwickeln und verwenden, um Phänomene zu verstehen. In der realen Welt werden Wissenschaftler Modelle erstellen, um das Verständnis eines Systems oder eines Teils eines Systems zu erleichtern. In der Wissenschaft werden Modelle verwendet, um Vorhersagen zu treffen und Ideen oder Daten an andere Personen weiterzugeben. In diesem Leitfaden für Lehrer gibt es eine Reihe von Aktivitäten, die sich auf diese besondere Fähigkeit konzentrieren. Die Schüler können mit dem intelligenten Stift-und-Kugel-Gegenstand problemlos ihre eigenen Modelle von Elementen, Verbindungen und Gemischen erstellen. Dies gibt Ihnen eine großartige Gelegenheit, die Einschränkungen der Verwendung von Modellen zu diskutieren und den Schülern die Möglichkeit zu geben, diese zu bewerten und zu verfeinern.