Aufgaben: Anorganische IUPAC-Nomenklatur: binäre und ternäre Verbindungen

Zu Hause gibt es ganz unterschiedliche chemische Stoffe: Kochsalz ist $\text{NaCl}$, das Gas in den Bläschen von Softdrinks ist $\text{CO}_2$, die Säure in Batterien ist $\text{H}_2\text{SO}_4$ und ein gängiger Dünger ist $\text{KNO}_3$. Die Abbildung zeigt die Teilchen der vier Stoffe.

1. a) Zähle, aus wie vielen verschiedenen chemischen Elementen jeder Stoff besteht.
2. b) Ordne die Stoffe den binären Verbindungen (zwei Elemente) oder den ternären Verbindungen (drei Elemente) zu.

Benenne diese alltäglichen Stoffe nach der IUPAC-Nomenklatur:

1. a) $\text{NaCl}$, das Salz, das wir zum Kochen verwenden.
2. b) $\text{CO}_2$, das Gas, das wir beim Atmen ausatmen.
3. c) $\text{CaO}$, der gebrannte Kalk, der auf Baustellen verwendet wird.

Schreibe die Formel dieser binären Verbindungen auf:

1. a) Kohlenstoffmonooxid, ein sehr giftiges Gas aus dem Auspuff von Autos.
2. b) Schwefeldioxid, das Gas, das Vulkane ausstoßen.
3. c) Natriumchlorid, das Kochsalz.

Viele Abflussreiniger enthalten als Wirkstoff die Substanz $\text{NaOH}$.

1. a) Schreibe ihren Namen nach der IUPAC-Nomenklatur auf.
2. b) Gib an, welche Elemente sie bilden und wie viele Atome von jedem in ihrer Formel vorkommen.

In Gärten und auf Baustellen wird gelöschter Kalk mit der Formel $\text{Ca(OH)}_2$ verwendet. Die Abbildung zeigt seine gruppierten Atome.

1. a) Schreibe ihren Namen nach der IUPAC-Nomenklatur auf.
2. b) Der Index $2$ an der Klammer gilt für alles, was in der Klammer steht. Gib damit an, wie viele Sauerstoff- und Wasserstoffatome in einer Formeleinheit enthalten sind.

Eine Autobatterie enthält $\text{H}_2\text{SO}_4$ und in einem geöffneten Softdrink bildet sich $\text{H}_2\text{CO}_3$. Schreibe die Namen dieser beiden Sauerstoffsäuren auf und gib an, welches Element jeweils namengebend ist.

Der Marmor einer Arbeitsplatte, die Eierschale und die Kreide sind im Grunde derselbe Stoff: $\text{CaCO}_3$.

1. a) Schreibe ihren Namen nach der IUPAC-Nomenklatur auf.
2. b) Gib die drei Elemente an, aus denen sie besteht.

Auf dem Etikett eines Düngers stehen Salpetersäure und Kaliumnitrat. Schreibe die Formel von beiden auf und gib an, welches Element ihre Namen gemeinsam haben.

Das Gitter eines alten Fahrrads überzieht sich mit Rost, und die rote Farbe eines Gemäldes enthält ein anderes Eisenoxid: Eisen kann $\text{FeO}$ und $\text{Fe}_2\text{O}_3$ bilden. Die Abbildung zeigt, wie sich die Atome in den beiden Oxiden verbinden.

1. a) Benenne die beiden Verbindungen nach der Stock-Nomenklatur (Eisenoxid, gefolgt von der Oxidationszahl in Klammern).
2. b) Erkläre, warum diese Zahl beim Eisen nötig ist, beim Calciumoxid $\text{CaO}$ aber nicht.

Die Luft in Städten enthält Gase aus dem Verkehr und der Industrie. Benenne sie mit den Präfixen mono-, di- und tri-:

1. a) $\text{SO}_2$
2. b) $\text{SO}_3$
3. c) $\text{NO}_2$
4. d) $\text{N}_2\text{O}$

Natrium bildet immer das Ion $\text{Na}^+$ und die Hydroxidgruppe ist das Ion $\text{OH}^-$. Das Schema zeigt die beteiligten Ionen mit ihrer Ladung.

1. a) Erkläre, was es bedeutet, dass eine chemische Formel elektrisch neutral sein muss.
2. b) Leite die Formel von Natriumhydroxid her.
3. c) Calcium bildet das Ion $\text{Ca}^{2+}$. Leite mithilfe der Ladungen die Formel von Calciumhydroxid her.

Magnesiamilch ist ein Mittel gegen Sodbrennen, das Magnesiumhydroxid enthält. Magnesium bildet das Ion $\text{Mg}^{2+}$ und das Hydroxid-Ion ist $\text{OH}^-$.

1. a) Leite die Formel von Magnesiumhydroxid mithilfe der Regel des Ladungsausgleichs her.
2. b) Überprüfe, dass in deiner Formel die positiven und negativen Ladungen die Summe null ergeben.

Natriumsulfat, $\text{Na}_2\text{SO}_4$, wird aus Schwefelsäure, $\text{H}_2\text{SO}_4$, gewonnen.

1. a) Vergleiche die beiden Formeln und erkläre, was sich verändert hat.
2. b) Das Sulfat-Ion ist $\text{SO}_4^{2-}$. Begründe, warum in der Formel des Salzes zwei Natrium-Ionen $\text{Na}^+$ nötig sind.

Schreibe die Formeln dieser Oxide anhand ihres systematischen Namens auf: Stickstoffdioxid, Distickstoffmonooxid und Diphosphorpentaoxid. Unterstreiche in jedem Namen das Präfix, das dir den jeweiligen Index verraten hat.

Ein weiterer häufig verwendeter Dünger ist Calciumnitrat. Calcium bildet das Ion $\text{Ca}^{2+}$ und das Nitrat-Ion ist $\text{NO}_3^-$:

1. a) Leite seine Formel her.
2. b) Gib an, wie viele Sauerstoffatome eine Formeleinheit enthält.

Waschsoda, die zum Entfernen hartnäckiger Flecken verwendet wird, ist Natriumcarbonat. Das Carbonat-Ion ist $\text{CO}_3^{2-}$ und Natrium bildet das Ion $\text{Na}^+$.

1. a) Leite die Formel von Natriumcarbonat her.
2. b) Vergleiche sie mit der von Calciumcarbonat, $\text{CaCO}_3$, und erkläre, warum die eine zwei Natrium-Ionen und die andere nur ein Calcium-Ion enthält.

Ein Schüler schreibt in sein Heft, die Formel von Calciumoxid sei $\text{CaO}_2$, „weil es Calcium und Sauerstoff sind, die beide vorkommen“.

1. a) Erkläre mithilfe der Ladungen der Ionen $\text{Ca}^{2+}$ und $\text{O}^{2-}$, warum das falsch ist.
2. b) Schreibe die richtige Formel auf und benenne sie.

Im Supermarkt und in der Apotheke tragen die Produkte nicht die IUPAC-Namen: Ätznatron, Salzsäure, gelöschter Kalk und Scheidewasser sind in Wirklichkeit $\text{Ca(OH)}_2$, $\text{HCl}$, $\text{HNO}_3$ und $\text{NaOH}$, allerdings nicht in dieser Reihenfolge.

1. a) Ordne jedem Handelsnamen seine Formel zu.
2. b) Schreibe den IUPAC-Namen der vier Stoffe auf.
3. c) Nenne einen Vorteil davon, auf den Etiketten den systematischen statt des Handelsnamens anzugeben.

Ein Gartendünger gibt auf seinem Etikett zwei Bestandteile an: Kaliumnitrat und Natriumsulfat.

1. a) Schreibe die Formel von beiden auf.
2. b) Zähle die Sauerstoffatome in jeder Formel.
3. c) Welcher der beiden liefert pro Formeleinheit mehr Sauerstoff? Begründe deine Antwort.

Vergleiche die Formeln der drei häufigsten Sauerstoffsäuren: $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{HNO}_3$ und $\text{H}_2\text{CO}_3$. Die Abbildung zeigt das Teilchenmodell von jeder.

1. a) Welche Merkmale haben die drei Formeln gemeinsam? Überlege, welche Elemente vorkommen und an welcher Stelle.
2. b) Welches Element wechselt von einer Säure zur anderen und gibt jeder ihren Namen?
3. c) Ordne sie nach der Anzahl der Sauerstoffatome, beginnend mit der kleinsten.

Chrom ist ein Metall, das mit zwei verschiedenen Oxidationszahlen auftreten kann: Es bildet die Ionen $\text{Cr}^{2+}$ und $\text{Cr}^{3+}$.

1. a) Schreibe die Formeln der beiden möglichen Chromchloride auf. Chlor bildet das Ion $\text{Cl}^-$.
2. b) Benenne die beiden Verbindungen nach der Stock-Nomenklatur.
3. c) Erkläre anhand der Ladungen, warum in der einen zwei Chlor-Ionen und in der anderen drei nötig sind.

Der Rumpf von Flugzeugen besteht aus Aluminium, weil sich dieses Metall mit einer hauchdünnen Schicht seines Oxids überzieht, die es schützt. Aluminium bildet das Ion $\text{Al}^{3+}$ und Sauerstoff das Ion $\text{O}^{2-}$.

1. a) Berechne, wie viele Ionen jeder Art nötig sind, damit die Gesamtladung null ist (suche das kleinste gemeinsame Vielfache der Ladungen).
2. b) Schreibe die Formel von Aluminiumoxid auf.
3. c) Erkläre, warum es nicht $\text{AlO}$ sein kann.

Das Zählen von Atomen dient auch dazu, Formeln zu überprüfen. Antworte mit Begründung:

1. a) Wie viele Wasserstoffatome sind in $3$ Einheiten $\text{Ca(OH)}_2$ enthalten?
2. b) Wie viele Sauerstoffatome sind in $4$ Einheiten $\text{H}_2\text{SO}_4$ enthalten?
3. c) Wie viele Natriumatome sind in $2$ Einheiten $\text{Na}_2\text{SO}_4$ enthalten?

Der Gips, mit dem im Krankenhaus ein Knochenbruch ruhiggestellt wird, ist Calciumsulfat. Calcium bildet das Ion $\text{Ca}^{2+}$ und das Sulfat-Ion ist $\text{SO}_4^{2-}$.

1. a) Leite seine Formel her und erkläre, warum hier ein Ion von jeder Art genügt.
2. b) Schreibe sie neben die von Natriumsulfat, $\text{Na}_2\text{SO}_4$, und erkläre den Unterschied bei den Indizes anhand der Ladungen.