Atome und Moleküle
In der Chemie unterscheidet man zwischen Atomen und Molekülen als kleinste Teilchen. Atome bestehen aus einem Atomkern mit Protonen und Neutronen sowie einer Elektronenhülle. Moleküle sind Verbindungen von mehreren Atomen. Entdecke im Video den Aufbau und die Funktionsweise von Atomen und Molekülen! Interessiert? Alles Weitere findest du im vollständigen Text.
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Grundlagen zum Thema Atome und Moleküle
Atome und Moleküle – Chemie
Alle Stoffe um dich herum und auch wir Lebewesen selbst bestehen aus sehr kleinen Teilchen. In der Chemie kann man bei diesen Teilchen Atome und Moleküle unterscheiden. Was sind Atome und Moleküle und wie lauten die Definitionen zu Atomen und Molekülen? Die Antworten auf diese Fragen erfährst du im Folgenden.
Atome
In der Chemie definiert man die kleinsten Einheiten eines Elements als Atome. Sie sind so klein, dass du sie auch mit einem Lichtmikroskop nicht sehen kannst. Häufig siehst du Bilder, in denen Atome als einfache Kugeln dargestellt werden. Das ist so nicht richtig. Atome bestehen nämlich aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Der Atomkern beinhaltet die positiv geladenen Protonen sowie die ungeladenen Neutronen. Die gesamte Masse eines Atoms kommt durch den Atomkern zustande, obwohl der Atomkern im Verhältnis zur Hülle sehr viel kleiner ist. In der Hülle sind die negativ geladenen Elektronen. Diese Hülle wird daher auch oft als Elektronenhülle bezeichnet. Die Elektronen bewegen sich schnell um den Kern herum. Dabei halten sie ihren Abstand zum Kern und verlieren auch keine Energie.
Wie wird aus einem Atom ein Molekül? Die Atome bilden die Bausteine für größere Teilchen, welche als Moleküle bezeichnet werden. Das kannst du dir gut mithilfe von Legosteinen vorstellen. Die einzelnen Steine sind die Atome. Wenn du mehrere Legosteine zusammenbaust, bekommst du etwas Größeres wie zum Beispiel ein Lego-Haus. Dieses Haus wäre dann dein Molekül.
Moleküle
In der Chemie werden Moleküle als Teilchen, die aus mehreren Atomen bestehen, definiert. Die einzelnen Atome in einem Molekül werden dabei durch chemische Bindungen zusammengehalten. Auch die Moleküle sind meist sehr klein. Sie sind zum Beispiel noch immer deutlich kleiner als eine Zelle. Doch wie viele Atome sind in einem Molekül zu finden? Das kommt auf das Molekül an. Man kann Moleküle in unterschiedliche Gruppen einteilen.
Die Elementmoleküle bestehen nur aus einer Art an Atomen. Man nennt sie daher auch chemische Elemente. Beispiele hierfür sind Sauerstoff $(\ce{O2})$, Ozon $(\ce{O3})$, Stickstoff $(\ce{N2})$ sowie Chlor $(\ce{Cl2})$. All diese Moleküle bestehen aus mindestens zwei Atomen einer Art.
Es gibt jedoch auch Moleküle aus Atomen verschiedener Elemente. Zu dieser Art an Molekülen gehören die meisten Teilchen, die wir in der Chemie vorfinden. Deswegen nennt man sie in der Regel auch nur Moleküle. Stoffe, die aus den gleichen Molekülen bestehen, wobei sich die Moleküle aus unterschiedlichen Atomen zusammensetzen, nennt man chemische Verbindungen. Die bekanntesten Moleküle dieser Art sind Wasser $(\ce{H2O})$ oder Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$.
Eine dritte Gruppe der Moleküle bilden die Makromoleküle. Dabei handelt es sich um größere Moleküle, die aus vielen Atomen oder Atomgruppen bestehen. Du kannst dir das wie eine Perlenkette vorstellen: Die kleinen, immer gleichen Struktureinheiten sind die einzelnen Perlen. Diese Einheiten können wiederum aus gleichen oder unterschiedlichen Atomen bestehen. Zusammen bilden sie eine größere Kette. Ein wichtiges Merkmal der Makromoleküle ist die große Molekülmasse. Kunststoffe bestehen beispielsweise aus Makromolekülen. Aber auch in der Natur kann man sie häufig finden. So ist beispielsweise die Stärke ebenfalls ein Makromolekül.
Zum Video
Das gesamte Universum besteht aus Teilchen. In diesem Video werden dir zwei besondere Teilchen – Atome und Moleküle – einfach erklärt. Wie groß sind Atome und Moleküle und wie ist ihr Aufbau? Diese Fragen kannst du im Anschluss des Videos selbst beantworten. Außerdem stehen dir zum Thema Atome und Moleküle ein Arbeitsblatt und interaktive Übungen zur Verfügung.
Transkript Atome und Moleküle
Hallo und ganz herzlich Willkommen, in diesem Video geht es um Atome und Moleküle. Alle Stoffe des Universums bestehen aus Teilchen. Die chemisch kleinsten Teilchen heißen Atome. Atome sind sehr klein, ein Gramm Aluminium besteht aus etwa 20 Trilliarden Atomen. Eine Trilliarde ist eine Eins mit 21 Nullen. Aus der Biologie kennt ihr die Zelle. Eine Zelle kann man mit einem Mikroskop beobachten. Ein Atom lässt sich mit einem solchen Lichtmikroskop nicht beobachten. Eine Zelle hat die Masse von etwa einer Milliarde Atomen, aber ein Atom ist keine einfache Kugel. Es besteht aus Atomkern und Atomhülle. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und nicht geladenen Neutronen. Die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen, daher auch häufig der Name Elektronenhülle. Fast die gesamte Masse des Atoms befindet sich im Atomkern. Der Atomkern ist sehr klein. Hätte er die Größe einer Erbse, dann wäre die Elektronenhülle etwas so groß wie die Kugel des Berliner Fernsehturms. Das Atom ist ein Wunder der Natur. Die Elektronen bewegen sich sehr schnell um den Atomkern, dabei verlieren sie keine Energie und stürzen nicht in den Kern hinein. Die Atome sind die Bausteine für größere Teilchen, diese heißen Moleküle. Links haben wir drei Atome; rechts ist ein Molekül aus ihnen entstanden. Die Atome in einem Molekül werden durch die chemische Bindung zusammengehalten. Und jetzt machen wir einen Größenvergleich: Ein Atom ist kleiner als ein Molekül; zumindest meistens. Eine Zelle ist aber viel größer als ein Molekül. Die einfachsten Moleküle sind Elementmoleküle. Die Luft besteht zum größten Teil aus Elementmolekülen der chemischen Elemente Stickstoff und Sauerstoff. Das grüne Gas ist das chemische Element Chlor. Es besteht aus vielen Elementmolekülen. Die Moleküle der Stoffe Stickstoff, Sauerstoff und Chlor bestehen aus gleichen Atomen. Derartige Stoffe bezeichnet man als chemische Elemente. Es gibt auch Moleküle aus verschiedenen Atomen. Wasser ist dafür ein Beispiel und rechts seht ihr sein Molekül. Stoffe, die aus gleichen Molekülen aufgebaut sind und deren Moleküle aus verschiedenen Atomen bestehen, nennt man chemische Verbindungen. Vom grünen Blattfarbstoff Chlorophyll habt ihr bestimmt schon gehört. Rechts seht ihr, aus welchen Molekülen er besteht. Aspirin Tabletten nimmt man bei Schmerzen und Fieber. Aus solchen Molekülen besteht Aspirin. Und schließlich gibt es auch Makromoleküle. Diese Moleküle sind aus vielen gleichen Molekülen zusammengesetzt, ein Beispiel dafür ist Polyethylen, ein Kunststoff. Daraus werden z.B. Einkaufstaschen gefertigt. Einen Ausschnitt aus dem Polyethylenmolekül seht ihr rechts. Auch die Stärke besteht aus Makromolekülen. Der größte Teil von Getreide besteht aus Stärke. Makromoleküle bestehen aus langen Ketten. Sie sind aus vielen Molekülen zusammengesetzt. Diese Ketten können auch verzweigt sein. Vielleicht hattet ihr etwas Freude an diesem kleinen Einblick in die Chemie. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg! Euer Andre Otto. Tschüss.
Atome und Moleküle Übung
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Nenne die ungefähre Anzahl an Atomen, die in einem Gramm Aluminium stecken.
TippsEin Atom ist so klein, dass du es selbst mit einem Lichtmikroskop nicht sehen kannst.
Wenn etwas sehr klein ist, ist auch seine Masse sehr gering. In einem Gramm Aluminium sind also sehr viele kleine Atome.
LösungEin kleines Atom ist unvorstellbar klein und sogar so klein, dass du es mit einem normalen Lichtmikroskop nicht sehen kannst. In einem Gramm Aluminium stecken demnach unfassbar viele Atome, um genauer zu sein sind es etwa 20 Trilliarden Atome.
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Beschreibe den Aufbau eines Atoms.
TippsDenke an Gegenstände aus deiner Umgebung: Wo befindet sich in der Regel der Kern und wo die Hülle?
LösungIm Video wird dir gesagt, dass ein Atom nicht einfach nur eine Kugel ist, sondern aus Atomhülle und Atomkern besteht. Der Atomkern befindet sich im Inneren und in ihm befinden sich die Protonen. Diese sind positiv geladen, was du an dem kleinen Symbol „Plus“ erkennst. Außerdem befinden sich auch noch Neutronen im Kern. Diese sind nicht geladen und haben deshalb auch kein besonderes Symbol. Die Atomhülle befindet sich um den Kern herum. Hier sind die negativ geladenen Elektronen zu finden, welche du an einem kleinen „Minus“ erkennst.
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Bestimme die Größe folgender Bestandteile.
TippsÜberlege dir, ob die einzelnen, kleinen Teilchen noch weiter zerlegt werden können und kleinere Bestandteile haben.
LösungEin Atom besteht aus Elektronen, die sich in der Hülle befinden, und aus Protonen und Neutronen, die sich im Kern befinden. Ein Elektron muss also kleiner sein als ein Atom. Ein Molekül besteht aus Atomen und ist damit meist größer als ein Atom. Makromoleküle bestehen aus vielen Molekülen und sind damit größer als einzelne Moleküle.
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Gib an, bei welchen der angegebenen Stoffe es sich um Elementmoleküle handelt.
TippsElementmoleküle bestehen nur aus Atomen einer Sorte.
LösungBei Elementmolekülen handelt es sich um Moleküle, die nur aus Atomen gleicher Sorte bestehen. Sieh dir nun also die vorgegebenen Beispiele an und überlege dir, woraus sie bestehen. // Bei Chlorwasserstoff hörst du schon am Namen, dass dieses Molekül sowohl aus Chlor als auch aus Wasserstoff besteht. Diese Verbindung ist also kein Elementmolekül. Bei Sand handelt es sich um ein Stoffgemisch, welches zu großen Teilen aus Siliciumdioxid besteht, also ist Sand auch kein Elementmolekül. Auch Rost ist eine Verbindung, die aus Eisen und Sauerstoffatomen besteht und so ist auch Rost kein Elementmolekül. Woraus Wasser besteht, weißt du ja vielleicht schon. Wasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff und ist damit auch kein Elementmolekül. Brom und Wasserstoff dagegen bestehen nur aus Atomen einer Sorte. Das Molekül vom Wasserstoff hat die Formel $H_2$ und Brom hat die Formel $Br_2$.
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Erkläre, warum Elektronen nicht in den Kern stürzen.
TippsElektronen kreisen um den Kern.
LösungDie kleinen Elektronen befinden sich rund um den Kern herum. Dabei sitzen sie aber nicht fest auf einem Platz, sondern sie bewegen sich um den Kern herum. Das tun sie ziemlich schnell und so, dass sie dabei keine Energie verlieren. Sie bewegen sich also wie auf Bahnen rund um den Kern.
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Vergleiche die Größen folgender Moleküle.
TippsÜberlege dir, welche der gegebenen Beispiele Moleküle sind. Nur diese sollen geordnet werden.
Im Video hast du gesehen, woraus die einzelnen Moleküle bestehen. Sicher weißt du doch, aus wie vielen Atomen Wasser besteht und kannst sagen, ob es eher klein oder groß ist.
LösungZuerst wählst du die gegebenen Antwortmöglichkeiten aus, bei denen es sich um Moleküle handelt. Atom oder Proton fallen damit aus der Reihenfolge heraus. Nun überlege dir, wie groß die anderen Moleküle sind. Wasser besteht nur aus drei Atomen, nämlich zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Chlorophyll hast du im Video auch gesehen, dieses Molekül ist schon wesentlich größer. Am größten ist allerdings das Polyethylen. Wie du im Video gesehen hast, gehört Polyethylen zu den Makromekülen, es setzt sich also aus einer großen Vielzahl von einzelnen Molekülen zusammen.
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;DANKE
langweilige Stimme nur Fakten.
Man hätte für mehr Spaß eine Geschichte daraus machen sollen aber so ist es ziemlich lustlos
Klingt so, als würde man Fakten einfach monoton hintereinander klatschen. Interessant und ansprechend ist dieses Video nicht, sondern nur einschläfernd. Die Stimme ist monoto und man hat das Gefühl, dass der Lehrer einfach nur ein Buch zitiert und Fakten aneinanderreiht, ohne den Schüler neugierig zu machen und das Ganze irgendwie spannend zu gestalten.
Langweilige Stimme
Hallo Ute Hora,
bitte beschreibe genauer, was du nicht verstanden hast. Gib beispielsweise die konkrete Stelle im Video mit Minuten und Sekunden an. Gerne kannst du dich auch an den Hausaufgaben-Chat wenden, der von Montag bis Freitag von 17 bis 19 Uhr für dich da ist.
Ich hoffe, dass wir dir weiterhelfen können.
Beste Grüße aus der Redaktion