Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Chemie

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

Grundlagen der Elektrochemie

Oxidation und Reduktion

Oxidation ist der Gewinn von Sauerstoff, der Verlust von Wasserstoff oder der Verlust von Elektronen. Reduktion ist der umgekehrte Prozess.

• Ein Oxidationsmittel ist ein Element oder eine Verbindung, die eine andere Substanz oxidiert und dabei selbst reduziert wird.
• Ein Reduktionsmittel ist ein Element oder eine Verbindung, die eine andere Substanz reduziert und dabei selbst oxidiert wird.

Oxidationszahlen (OZ)

Die Oxidationszahl ist eine hypothetische Ladung, die ein Atom in einer Verbindung hätte, wenn die Elektronen vollständig übertragen würden.

• Elemente in ihrem natürlichen, elementaren Zustand haben eine Oxidationszahl von null.
• Bei einatomigen Ionen entspricht die Oxidationszahl der Ionenladung.

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

Elementgruppen des Periodensystems: Eigenschaften & Vorkommen

Alkalimetalle (Gruppe 1)

Die Alkalimetalle (Gruppe 1, außer Wasserstoff) besitzen ein Elektron in ihrer äußersten Energieschale, was sie hochreaktiv macht. Sie kommen in der Natur nicht elementar vor, sondern bilden stabile Verbindungen wie Halogenide, Hydroxide, Oxide und Silikate.

Erdalkalimetalle (Gruppe 2)

Zu den Erdalkalimetallen gehören Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium und Barium. Ihre Ionisierungsenergie ist niedrig, aber höher als die der Alkalimetalle in derselben Periode. Ihre Ionen sind deutlich weniger reaktiv. Berylliumverbindungen sind weniger ionisch. Sie weisen eine geringere Dichte auf und sind weich. Ihre Löslichkeit ist geringer als die der Alkalimetalle.... Weiterlesen "Elementgruppen des Periodensystems: Eigenschaften & Vorkommen" »

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,

Physikalische und Chemische Änderungen

Physikalische Änderungen

Bei physikalischen Änderungen ändern sich einige Eigenschaften eines Stoffes, ohne dass neue Stoffe entstehen.

Chemische Änderungen

Bei chemischen Änderungen wandeln sich einige Substanzen in andere um. Es findet eine Stoffumwandlung statt.

Chemische Reaktionen

Eine chemische Reaktion ist der Prozess, bei dem chemische Änderungen stattfinden.

Ursachen chemischer Bindungen

Elektromagnetische Kräfte sind die Ursache für chemische Bindungen.

Chemische Bindungen

Chemische Bindungen sind Wechselwirkungen von Elektronen der Atome. Es gibt verschiedene Arten:

• Ionische Bindung: Entsteht zwischen Metallen und Nichtmetallen. Das Metall gibt Elektronen ab und wird zum Kation (positiv geladen)