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Atome und Massenerhaltung

Hier begründest, planst und beurteilst du — wie in der Arbeit.

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Aufgabenblock — AFB III

Zehn offene Aufgaben mit wechselnden Operatoren. Schreibe deine Antwort erst selbst auf, nutze dann die Strategie-Tipps und vergleiche mit der Musterlösung.

A1
Boyles Feuerteilchen
AFB III

Beurteile Boyles Deutung, dass „Feuerteilchen“ durch das Glas in das Metall eindringen und es schwerer machen.

Hinweis: Beziehe dich auf den Versuchsablauf und auf das, was Lavoisier später anders machte.

Strategie: Suche die Stelle im Versuch, an der ein Stoff unbemerkt hinzukommt, und prüfe, ob ein anderer Versuch die Deutung widerlegt.Warum so? Eine Deutung ist nur so gut wie die Messung, auf der sie beruht.
Öffnen vor dem Wiegen → Luft strömt ein → Sauerstoff wurde gebunden → Lavoisier wiegt verschlossen → Masse gleich → Feuerteilchen unnötig.
Musterlösung anzeigen (zählt als erledigt)

Musterlösung: Boyle beobachtete richtig, dass das Metall nach dem Erhitzen schwerer war. Er öffnete das Gefäß aber vor dem Wiegen: Dabei strömte Luft hinein, und der Sauerstoff, der mit dem Metall reagiert hatte, wurde ersetzt. Die Massenzunahme stammt also aus der Luft, nicht aus „Feuerteilchen“. Lavoisier wog im verschlossenen Gefäß, ohne zu öffnen, und fand keine Massenänderung. Wenn Feuerteilchen durch Glas dringen könnten, müsste auch das verschlossene Gefäß schwerer werden. Boyles Deutung ist deshalb falsch; sein Versuch hatte einen Messfehler.

A2
Zündholzköpfe wiegen
AFB III

Plane einen Versuch, mit dem du zeigst, dass beim Abbrennen von Zündholzköpfen die Masse erhalten bleibt. Nenne Geräte, Ablauf, Sicherheit und das erwartete Ergebnis.

Hinweis: Beim Abbrennen entstehen Gase.

Strategie: Überlege, welche Stoffe gasförmig sind und wie du sie auf der Waage hältst.Warum so? Nur im geschlossenen System werden alle Edukte und Produkte mitgewogen.
Kolben + Zündholzköpfe + Luftballon → wiegen → erhitzen → abkühlen → wiegen ohne Öffnen → gleiche Anzeige.
Musterlösung anzeigen (zählt als erledigt)

Musterlösung: Geräte: Rundkolben, Luftballon, Waage, Brenner, Stativ, Schutzbrille. Ablauf: Einige abgebrochene Zündholzköpfe in den Kolben geben, Kolben mit dem Luftballon verschließen und wiegen. Den Kolben vorsichtig erhitzen, bis die Köpfe aufflammen. Abkühlen lassen und ohne Öffnen erneut wiegen. Sicherheit: Schutzbrille; Luftballon statt Stopfen, weil sich das Gas ausdehnt und ein Stopfen herausfliegen könnte. Erwartung: Die Waage zeigt vorher und nachher dieselbe Masse, weil die entstehenden Gase im Kolben bleiben.

A3
Kupfersulfid im Atommodell
AFB III

Erkläre mithilfe des Atommodells von Dalton, warum bei der Reaktion von Kupfer mit Schwefel zu Kupfersulfid die Masse erhalten bleibt.

Hinweis: Verwende die Begriffe Atom, Atomsorte und Masse eines Atoms.

Strategie: Verfolge die Atome von den Edukten zum Produkt und denke an ihre Masse.Warum so? Die Masse eines Stoffs ist die Summe der Massen seiner Atome.
Kupfer-Atome + Schwefel-Atome → neu verbunden → gleiche Anzahl je Sorte → jedes Atom gleiche Masse → Gesamtmasse gleich.
Musterlösung anzeigen (zählt als erledigt)

Musterlösung: Kupfer besteht aus Kupfer-Atomen, Schwefel aus Schwefel-Atomen. Bei der Reaktion werden die Atome nicht zerstört und keine neuen gebildet; sie werden nur neu verbunden: Kupfer- und Schwefel-Atome bilden das Kupfersulfid. Nach der Reaktion liegen von jeder Atomsorte genauso viele Atome vor wie vorher. Atome einer Sorte haben immer dieselbe Masse. Deshalb ist die Summe aller Atommassen — also die Masse der Produkte — gleich der Masse der Edukte.