Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Chemie

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind Biomoleküle, die im Wesentlichen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Die Atome der Alkoholgruppe (Hydroxylgruppe) sind ein Sauerstoff (O) und ein Wasserstoff (H). In allen Kohlenhydraten gibt es eine Carbonylgruppe, eine Sauerstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung (C=O). Die Carbonylgruppe kann eine Aldehydgruppe (CHO) oder eine Ketogruppe (CO) sein. Kohlenhydrate können daher als Polyhydroxyaldehyde oder Polyhydroxyketone definiert werden.

Klassifizierung von Kohlenhydraten

• Holosaccharide: Bestehen ausschließlich aus Kohlenhydraten und werden nach der Anzahl der Monomere unterteilt:
  • Oligosaccharide: Zwischen 2 und 10 Monomere.
  • Polysaccharide: Wiederholende Einheiten von Monosacchariden, die unterteilt

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,

Kohlenhydrate: Aufbau und Klassifizierung

Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) bestehen. Ihre allgemeine Formel ist C_n(H₂O)_n. Sie leiten sich von Polyalkoholen ab und enthalten entweder Aldehydgruppen (Aldosen) oder Ketogruppen (Ketosen).

Einteilung der Kohlenhydrate

• Monosaccharide: Bestehen aus einem Molekül mit 3-7 Kohlenstoffatomen. Sie sind süß, wasserlöslich und kristallisierbar (Zucker).
• Disaccharide: Entstehen durch die Bindung von zwei Monosaccharid-Molekülen.
• Oligosaccharide: Bestehen aus mehreren Monosaccharid-Molekülen (typischerweise 3-10 oder 12).
• Polysaccharide: Bestehen aus Tausenden von Monosaccharid-Molekülen.

Oligo- und Polysaccharide sind im... Weiterlesen "Biomoleküle: Aufbau, Funktionen und Klassifizierung" »

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.

Materie und ihre Erscheinungsformen

Materie kann in heterogenen und homogenen Materialsystemen vorliegen. Heterogene Systeme weisen in verschiedenen Teilen des Systems unterschiedliche Eigenschaften auf. Diese Unterschiede können entweder mit bloßem Auge oder mikroskopisch erkannt werden. Homogene Materialsysteme hingegen besitzen in allen ihren Teilen die gleiche Zusammensetzung und die gleichen Eigenschaften. Ihre unterschiedlichen Teile können nicht einmal unter dem Mikroskop unterschieden werden.

Heterogene Gemische

Ein heterogenes Materialsystem, das aus verschiedenen Substanzen besteht, wird als heterogenes Gemisch bezeichnet.

Trennung von Komponenten mit unterschiedlichen Aggregatzuständen

Zur Trennung heterogener Gemische, bei denen... Weiterlesen "Materie und ihre Eigenschaften: Gemische, Lösungen, Elemente" »

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" »