Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Chemie

Modul 1: Wissenschaft und Bildung

1. Wissenschaft

1.1 Was ist Wissenschaft?

Wissenschaft organisiert das Wissen über unsere physische Welt. Die physische Welt bezieht sich auf alles, womit wir über unsere 5 Sinne in Kontakt kommen.

1.2 Was versteht man unter der physischen Welt?

Die physische Welt bezieht sich auf alles, womit wir über unsere 5 Sinne in Kontakt kommen.

1.3 Was sind die Säulen der Wissenschaft?

• Beobachtung
• Überlegung

1.4 Modus Operandi der Wissenschaft

Der Modus Operandi der Wissenschaft umfasst:

1. Akkumulation beobachteter Tatsachen, endgültige Beschreibung dessen, was wir erlebt haben.
2. Generalisierung dieser Tatsachen zu Gesetzen, d.h. die Fakten werden durch Formeln, verbale Äußerungen etc. beschrieben, die bestimmte Anlässe zusammenfassen.

Management von Kläranlagen

Eigentumsformen von Kläranlagen

Pflanzen zur Abwasserbehandlung lassen sich nach zwei Arten von Eigentum unterscheiden: privat und öffentlich.

Die privaten Anlagen streben in der Regel die neueste Generation und höchste Effizienz an, um die Betriebskosten auf ein Minimum zu senken. Sie verfügen über hochqualifiziertes, aber personell unterbesetztes Personal und ein hoch automatisiertes System, das schnelle Reaktionen auf alle Eventualitäten sowie einfachen Ersatz und Modernisierung ermöglicht.

Die öffentlichen Anlagen sind von der Verfügbarkeit öffentlicher Mittel abhängig und nutzen daher nicht immer die neueste Technologie, weshalb ihre Effizienz oft geringer ist. Die Betriebsanlagen sind tendenziell Low-... Weiterlesen "Management, Kosten und erweiterte Verfahren der Abwasserreinigung" »

Die 5 naturwissenschaftlichen Unterrichtsmethoden

Fragen, die sich ein Lehrer stellen sollte

Welche Fragen sollte sich ein Lehrer stellen, wenn er Unterrichtsmodelle ausprobiert? In welcher Reihenfolge sollten diese Fragen berücksichtigt werden?

Ein Lehrer sollte sich folgende Fragen stellen:

1. Wer wird die direkte Lehre übernehmen?
2. Was soll beim Übergang zu einem bestimmten Wissen vermittelt werden?
3. Was ist das zu vermittelnde Wissen?
4. Was vermitteln wir? (Inhalt)
5. Wie soll das Wissen vermittelt werden? (Methodik)

Historische Methoden des naturwissenschaftlichen Unterrichts

• Evolutionäre Methode: Bei der Erläuterung eines Themas oder Phänomens wird eine historische Studie durchgeführt, beginnend mit frühen Erklärungen bis hin zu fortgeschrittenen

Grundlagen der Atomtheorie und -modelle

Daltons Atomtheorie

• Materie besteht aus sehr kleinen, unteilbaren Teilchen, den Atomen.
• Atome desselben Elements haben die gleiche Masse und chemische Eigenschaften.
• Die Bildung jeder Verbindung erfolgt durch die Vereinigung von Atomen verschiedener Elemente in festen Zahlenverhältnissen.

Historische Atommodelle

• Thomsons Atommodell (1897): Das Atom ist elektrisch neutral und besteht aus einer massiven Kugel positiver Ladung, in die Elektronen eingebettet sind (Rosinenkuchen-Modell).
• Rutherfords Atommodell: Der Großteil des Atoms ist leerer Raum; in seiner Mitte, dem Kern, sind positive Ladungen und der Großteil der Masse des Atoms konzentriert.
• Bohrs Atommodell: Das Atom besteht aus einem dichten Kern mit

Klärschlammbehandlung: Chemische Prozesse

Typen von Klärschlamm

Primärer, sekundärer und gemischter Schlamm.

Weitere Schlammtypen

Fette und Öle, Schlamm aus Separator-Flotation und Fällung in Tropfkörpern.

Ziele der Schlammbehandlung

Verringerung des Wassergehalts und Entfernung organischer Substanzen aus der festen Phase zur einfacheren Entsorgung aus der Kläranlage.

Eingesetzte Behandlungsverfahren

• Eindickung: Schwerkraft, Flotation.
• Stabilisierung: Biologisch, Chemisch.
• Entwässerung: Zentrifugation, Filtration.

Ziele der Eindickung

Reduzierung der Wassermenge für die nachfolgenden Behandlungen.

Ziele der Stabilisierung

Beseitigung der biologisch abbaubaren organischen Materie im Schlamm, um weitere Zersetzung am endgültigen Bestimmungsort zu... Weiterlesen "Klärschlamm- & Bioabfallbehandlung: Prozesse & Technologien" »

Die Bausteine der Materie: Atome und ihre Modelle

Alle Materie besteht aus Teilchen, die als Atome bezeichnet werden. Ein Atom ist wiederum aus kleineren Bestandteilen, den sogenannten *subatomaren Teilchen*, zusammengesetzt:

• Proton: Besitzt eine positive elektrische Ladung und befindet sich im Atomkern.
• Neutron: Besitzt keine elektrische Ladung und befindet sich zusammen mit den Protonen im Atomkern.
• Elektron: Besitzt eine negative elektrische Ladung und befindet sich in der Atomhülle.

Historische Atommodelle

Daltons Atommodell (1808)

John Dalton griff 1808 die Atomtheorie von Demokrit auf und vertrat die Ansicht, dass Atome (*unteilbar*) die letzten Bestandteile der Materie seien, die sich zu Verbindungen verbinden.

Thomsons Plum-Pudding-Modell

1. Konzept der Löslichkeit

1.1 Sättigungslöslichkeit

Wenn die Konzentration von Ionen in der Lösung zunimmt, neigen diese dazu, sich auf dem Festkörper abzusetzen, bis ein Gleichgewicht zwischen dem Prozess der Auflösung und der Kristallisation erreicht ist. Unter diesen Bedingungen ist die Lösung gesättigt. Die Löslichkeit einer Substanz ist die Konzentration der gelösten Substanz in einer gesättigten Lösung.

1.2 Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit

Häufig steigt die Löslichkeit eines ionischen Festkörpers in Wasser mit der Temperatur.

1.3 Effekt der gelösten Stoffe

Die Löslichkeit von ionischen Substanzen in Wasser variiert stark. Dies ist auf zwei Faktoren zurückzuführen:

• Sehr stabile Kristalle sind schwieriger zu lösen,

Einheit 2: Chemische Bindungen

Ionenbindung – Gitterenergie

E = -k * (Z₊Z_-e²N_A / d) * m
Dabei ist k die Coulomb-Konstante, Z₊ und Z_- sind die Ladungen der Ionen, e ist der Betrag der Elektronenladung, N_A die Avogadro-Konstante, d der internukleare Abstand und m die Madelung-Konstante (Born-Haber-Zyklus).

Born-Haber-Zyklus und Gitterenergie: Ein thermodynamischer Zyklus zur Untersuchung der Prozesse bei der Bildung eines Mols einer ionischen Verbindung aus ihren Elementen im stabilsten thermodynamischen Zustand.

Reine Stoffe

Ein reiner Stoff ist jeder Stoff, der eine feste Zusammensetzung und feste Eigenschaften in jedem seiner Teile aufweist, unabhängig von seiner Herkunft.

Elemente

Ein Element ist ein Stoff, der auch mit den üblichen chemischen Methoden nicht in einfachere Substanzen zerlegt werden kann.

Verbindungen

Eine Verbindung ist eine reine Substanz, die aus zwei oder mehr verschiedenen Elementen besteht, die stets in einem konstanten Verhältnis miteinander kombiniert sind. Verbindungen können nur durch chemische Reaktionen getrennt werden.

Mischungen

Homogene Mischungen (Lösungen)

Eine homogene Mischung weist in allen ihren Teilen eine einheitliche Zusammensetzung und gleiche Eigenschaften auf. Beispiele hierfür sind Lösungen.

Heterogene Mischungen

Eine... Weiterlesen "Chemie Grundlagen: Stoffe, Gesetze und Gasgleichungen" »

Atomtheorie

Die Atomtheorie basiert auf folgenden grundlegenden Prinzipien:

• Alle Materie besteht aus Atomen.
• Atome desselben Elements sind identisch und unterscheiden sich von Atomen anderer Elemente.
• Atome verschiedener Elemente können sich verbinden, um chemische Verbindungen zu bilden.

Atommodelle

1. Daltons Atommodell

Dalton postulierte, dass Atome unteilbar sind und spezifische Eigenschaften besitzen.

2. Thomsons "Plumpudding"-Modell

Thomson entdeckte ein Teilchen, das Teil des Atoms war und eine elektrische Ladung besaß: das Elektron. Thomson postulierte, dass Atome aus negativ geladenen Elektronen bestehen, die in einer positiv geladenen Kugel verteilt sind, wodurch das Atom elektrisch neutral ist.

3. Rutherfords Atommodell

Nach der Entdeckung,... Weiterlesen "Grundlagen der Atomtheorie und Radioaktivität" »