Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Chemie

Grundbegriffe der Chemie

Atome und ihre Bestandteile

• Atommasse (u): Einheit der Atommasse. Entspricht einem Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms.
• Ion: Elektrisch geladenes Atom oder Atomgruppe.
• Mol: Einheit der Stoffmenge im Internationalen System (SI). Entspricht 6,022 x 10²³ Einheiten.
• Molekül: Gruppe von Atomen, die durch chemische Bindungen verbunden sind.
• Atommasse: Summe der Massen von Protonen und Neutronen eines Atoms.
• Isotope: Atome desselben Elements (gleiche Protonenzahl) mit unterschiedlicher Neutronenzahl.
• Edelgase: Stabile Elemente, die (außer Helium) 8 Elektronen in ihrer äußersten Schicht haben.
• Molekülmasse: Summe der Atommassen aller Atome in einem Molekül.

Chemische Verbindungen und Formeln

• Summenformel: Darstellung

Grundlagen der Chemie

Reine Stoffe und Mischungen

Reine Substanz: Eine Substanz, deren Zusammensetzung sich unter beliebigen physikalischen Bedingungen nicht ändert und die nicht durch physikalische Verfahren in einfachere Stoffe zerlegt werden kann.

• Reine Stoffe (Verbindungen): Stoffe, die sich durch chemische Prozesse in einfachere Stoffe zersetzen lassen.
• Reine Stoffe (Elemente): Reine Stoffe, die durch kein Verfahren in einfachere Stoffe zerlegt werden können.

Mischungen: Materialien, die eine Kombination aus mehreren separaten reinen Stoffen sind und durch rein physikalische Verfahren getrennt werden können.

• Heterogene Mischung: Eine Mischung, deren Komponenten auf einen Blick zu unterscheiden sind.
• Homogene Mischung (Lösung): Eine Mischung,

Orbitale und Quantenzahlen

Orbital

Ein Orbital ist der Raumbereich um den Atomkern, in dem die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron einer bestimmten Energie zu finden, hoch ist.

Quantenzahlen

• n (Hauptquantenzahl): Nimmt ganzzahlige Werte (1, 2, 3, ...) an und bestimmt die Größe und Energie des Orbitals.
• l (Nebenquantenzahl oder Azimutalquantenzahl): Nimmt Werte von 0 bis n-1 an und steht im Zusammenhang mit dem Bahndrehimpuls und der Form des Orbitals (l=0: s-Orbital, l=1: p-Orbital, l=2: d-Orbital, l=3: f-Orbital).
• m_l (Magnetquantenzahl): Nimmt Werte von -l bis +l an (einschließlich 0) und steht im Zusammenhang mit der räumlichen Orientierung des Orbitals.
• m_s (Spinquantenzahl): Nimmt Werte von +½ und -½ an und steht im Zusammenhang mit dem Elektronenspin.

Grundlagen der Atomstruktur

Was ist ein Atom?

Ein Atom ist die kleinste Einheit eines chemischen Elements, die dessen charakteristische Eigenschaften und Identität beibehält. Es ist nicht möglich, Atome durch chemische Prozesse zu verändern oder zu zerlegen.

Elektronen und Energieniveaus

Elektronen befinden sich in bestimmten Energieniveaus, die auch als Schichten oder Schalen bezeichnet werden. Jedes dieser Niveaus besitzt eine unterschiedliche Energielücke.

Elektronen-Unterschalen und Besetzungsreihenfolge

Innerhalb der Energieniveaus gibt es Unterschalen, die eine maximale Anzahl von Elektronen aufnehmen können:

• Die 's'-Unterschale fasst bis zu 2 Elektronen.
• Die 'p'-Unterschale fasst bis zu 6 Elektronen.
• Die 'd'-Unterschale fasst bis zu 10

Alkohole: Physikalische Eigenschaften

Die ersten Glieder sind Flüssigkeiten, höhere Glieder sind Feststoffe. Sie sind weniger dicht als Wasser. Ihre Siedepunkte (PEB) sind höher als die der entsprechenden Alkane. Die Löslichkeit in Wasser (Solubilität) sinkt mit zunehmender Anzahl von Kohlenstoffatomen.

Wichtige Alkohole

CH3OH (Methanol)
CH3CH2OH (Ethanol)

Alkohole: Chemische Eigenschaften

Alkohole unterliegen Oxidationsreaktionen. Die Produkte unterscheiden sich je nachdem, ob es sich um primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole handelt.

Oxidation primärer Alkohole

Primäre Alkohole oxidieren zu Aldehyden mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen.

Beispiel:
CH3CH2OH (Ethanol) --Oxidation--> CH3CHO (Ethanal, ein Aldehyd)

Oxidation sekundärer

Das Periodensystem der Elemente

Hier ist eine Übersicht der Elemente des Periodensystems mit ihren Symbolen und Atomgewichten:

• Wasserstoff H 1,0079
• Helium He 4,0026
• Lithium Li 6,941
• Beryllium Be 9,0122
• Bor B 10,811
• Kohlenstoff C 12,0107
• Stickstoff N 14,0067
• Sauerstoff O 15,9994
• Fluor F 18,9984
• Neon Ne 20,1797
• Natrium Na 22,9897
• Magnesium Mg 24,305
• Aluminium Al 26,9815
• Silizium Si 28,0855
• Phosphor P 30,9738
• Schwefel S 32,065
• Chlor Cl 35,453
• Argon Ar 39,948
• Kalium K 39,0983
• Kalzium Ca 40,078
• Scandium Sc 44,9559
• Titan Ti 47,867
• Vanadium V 50,9415
• Chrom Cr 51,9961
• Mangan Mn 54,938
• Eisen Fe 55,845
• Cobalt Co 58,9332
• Nickel Ni 58,6934
• Kupfer Cu 63,546
• Zink Zn 65,39
• Gallium Ga 69,723
• Germanium Ge 72,64
• Arsen As 74,9216
• Selen Se 78,96
• Brom Br 79,904
• Krypton Kr 83,8
• Rubidium Rb 85,4678
• Strontium

GRIECHENLAND: Mensch als Maß aller Dinge

In Griechenland ist der Mensch die Achse und das Maß aller Dinge. Bedeutung wird dem Äußeren beigemessen. Wir beleuchten drei Perioden: archaisch, klassisch und hellenistisch.

Architektur im antiken Griechenland

Der Tempelbau betont folgende Merkmale: Satteldach, Fronton, Gebälk (Architrav, Fries und Gesims), Säulengang. Der Naos ist der Raum, in dem sich die Statue des Gottes befindet. Crepidoma (Stufen) und Stylobat bilden die Basis, auf der die Säulen stehen.

Säulenordnungen

Es gibt drei Haupttypen von Säulen:

• Dorisch: Mit Konrnisa, Fries, Architrav, Kapitell bestehend aus Abakus und Echinus, Kragen und Welle (nicht immer).
• Ionisch: Gesims, Fries (mit Reliefs und Gemälden), Architrav, Kapitelle

Formulierung

Zuerst wird das andere Element geschrieben und dann das Symbol mit der Wertigkeit. Die Wertigkeiten werden ausgetauscht, und wenn möglich, wird vereinfacht.

• Bei einer Wertigkeit endet die Bezeichnung auf -ig.
• Bei zwei Wertigkeiten endet die kleinere auf -ös und die größere auf -ig.
• Bei drei Wertigkeiten: hypo- -ös, -ös, -ig (aufsteigend).
• Bei vier Wertigkeiten wie bei drei, aber für die höchste Wertigkeit per- -ig.

Systematische Nomenklatur

Benennung mit den Präfixen mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- usw.

Stock-Nomenklatur

Oxid, gefolgt vom Namen des Metalls und der Wertigkeit in römischen Ziffern.

Beispiele:

• K₂O = Dikaliummonoxid. Kaliumoxid.
• N₂O₅ = Distickstoffpentoxid. Stickstoff(V)-oxid.

Hydride

Wasserstoff hat die Wertigkeit... Weiterlesen "Chemische Nomenklatur und Formeln" »

Alkohol: Eigenschaften und Reaktionen

Definition von Alkohol

Alkohole sind Hydroxyl-Derivate der Alkane. Sie besitzen die funktionelle Gruppe -OH (Hydroxylgruppe). Diese bestimmt mit ihrem polaren Charakter das Reaktionsverhalten und die Stoffeigenschaften.

Alkoholische Gärung

Die alkoholische Gärung ist ein biochemischer Prozess, bei dem Kohlenhydrate (Glucose) unter anoxischen Bedingungen zu Ethanol und CO2 abgebaut werden. Dies wird beispielsweise bei der Herstellung von Bier genutzt.

Eigenschaften von Alkoholen

Aggregatzustand

• Alkohole haben im Vergleich zu Alkanen gleicher Kettenlänge eine höhere Siede- und Schmelztemperatur.
• Kurzkettige Alkohole sind farblose Flüssigkeiten.
• Zwischen den unpolaren Molekülteilen wirken Van-der-Waals-Kräfte.

Atomstruktur & Elektronenkonfiguration

Quantenzahlen

• n: Hauptquantenzahl (Energieniveaus 1 bis 7)
• l: Nebenquantenzahl (Unterniveaus: s, p, d, f)
• m: Magnetquantenzahl (-l bis +l, z.B. für l=1: -1, 0, +1)
• s: Spinquantenzahl (+1/2 oder -1/2)

Regeln für die Elektronenkonfiguration

1. Aufbauprinzip (Prinzip der geringsten Energie): Elektronen besetzen zuerst die Orbitale mit der niedrigsten Energie.
2. Methoden zur Bestimmung der Energieniveaus:
   • Diagonalenregel
   • n + l Regel
3. Pauli-Prinzip: Kein Elektron in einem Atom kann in allen vier Quantenzahlen mit einem anderen Elektron übereinstimmen. Maximal zwei Elektronen pro Orbital mit entgegengesetztem Spin.
4. Hund'sche Regel (Regel der maximalen Multiplizität): Bei energiegleichen Orbitalen (z.B. p-Orbitale: p_x,