Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Chemie

1. Grundlagen der Atom- und Molekülstruktur

1.1 Fundamentale Elementarteilchen

Proton

Das Proton ist ein Elementarteilchen, das Teil des Kerns eines jeden Atoms ist. Die Anzahl der Protonen im Atomkern wird als Ordnungszahl (Z) bezeichnet und bestimmt die chemischen Eigenschaften des Atoms. Protonen besitzen eine positive elektrische Ladung (+) und eine Masse, die etwa 1836-mal größer ist als die der Elektronen.

Elektron

Das Elektron ist ein subatomares Teilchen vom Typ Fermion. In einem Atom umgeben Elektronen den Kern, der aus Protonen und Neutronen besteht. Elektronen haben eine im Vergleich zum Proton sehr kleine Masse. Ihre Bewegung erzeugt in den meisten Metallen elektrische Energie. Diese Partikel spielen eine wesentliche Rolle bei der... Weiterlesen "Grundlagen der Chemie: Atomstruktur, Mol und Ideale Gase" »

Spezifisches Volumen

Das spezifische Volumen (v) ist das Volumen, das eine Einheitsmasse eines Stoffes einnimmt. Es ist der Kehrwert der Dichte. Als intensive Eigenschaft ist es unabhängig von der Stoffmenge. Zwei Eisenstücke unterschiedlicher Größe haben beispielsweise unterschiedliche Massen und Volumina, aber ihr spezifisches Volumen ist identisch. Weitere Beispiele für intensive Eigenschaften sind:

• Siedepunkt
• Helligkeit
• Farbe
• Härte
• Schmelzpunkt

Dabei ist V das Volumen, m die Masse und ρ die Dichte des Stoffes. Es wird in Einheiten des Volumens pro Masseneinheit ausgedrückt, zum Beispiel:

oder

Spezifisches Volumen für ein ideales Gas

Für ein ideales Gas gilt die folgende Gleichung:

Dabei ist R die spezifische Gaskonstante, M die Molmasse... Weiterlesen "Physikalische Eigenschaften von Gasen: Ein Leitfaden" »

Chlorid: Eigenschaften und Vorkommen

Chlor (als Element) hat eine große Neigung zur Bildung von Chloridionen (Cl^-), einem Chloratom mit einer negativen Ladung. Diese Ionen wiederum neigen dazu, Salze mit anderen positiv geladenen Elementen oder Kationen wie Na⁺ (Natrium), K⁺ (Kalium) oder Mg²⁺ (Magnesium) zu bilden. Das Chloridion ist eines der wichtigsten anorganischen Anionen in natürlichem Wasser und Abwasser.

Der Chloridgehalt im Wasser ist variabel und hängt vor allem von der Beschaffenheit des durchflossenen Geländes ab. Typischerweise liegt der Chloridionen-Gehalt in natürlichen Gewässern unter 50 mg/l. Im Trinkwasser ist die Salzbildung aus Chlorid variabel und hängt von der jeweiligen Wasserchemie ab.

Chlorit und Chlorat: Eigenschaften

Das Plumpudding-Modell

Das Plumpudding-Modell betrachtet das Atom als eine Kugel aus positiver Ladung, in die Elektronen (negative Ladung) eingebettet sind.

Das Rutherford-Modell

Das Rutherford-Modell entstand aus einem Experiment, bei dem eine dünne Goldfolie mit Alpha-Teilchen beschossen wurde. Die Ergebnisse waren:

• Die Mehrheit der Alpha-Teilchen durchdrang die Folie ungebrochen.
• Einige Teilchen wurden abgelenkt.
• Sehr wenige Teilchen wurden zurückgeworfen.

Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass Atome nicht massiv sind, sondern viel Leerraum enthalten.

Rutherfords Atommodell

Rutherford schlug ein Atommodell vor, das aus einem kleinen, dichten Atomkern besteht, der fast die gesamte Masse und die positive Ladung (Protonen und Neutronen) konzentriert.... Weiterlesen "Atommodelle: Vom Plumpudding-Modell zu Rutherford und darüber hinaus" »

Grundlagen der Thermodynamik und Thermochemie

• Kalorimetrie: Basiert auf der spezifischen Wärmekapazität von Wasser. Wird verwendet, um den Energiegehalt von Nahrungsmitteln zu bestimmen.
• Zustandsgröße: Eine makroskopische physikalische Größe, die den Zustand eines Systems im Gleichgewicht charakterisiert.
• Innere Energie (1. Hauptsatz): Die Änderung der inneren Energie entspricht der Summe der dem System zugeführten Wärme und der am System verrichteten Arbeit.
• Reaktionsenthalpie/-wärme: Die Wärme, die während einer chemischen Reaktion bei konstantem Druck aufgenommen oder abgegeben wird.
• Wärme: Die Energiemenge, die ein thermodynamisches System mit seiner Umgebung als Wärme austauschen kann.
• Bildungsenthalpie/-wärme: Die Wärme, die

Grundlagen der Chemie: Lösungen und Konzentration

Definitionen und Eigenschaften von Lösungen

Lösung

Eine Lösung ist eine homogene Mischung aus zwei oder mehr Stoffen.

Lösungsmittel

Das Lösungsmittel ist der wichtigste Bestandteil einer Lösung, der die gelöste Substanz aufnimmt.

Gelöster Stoff (Solut)

Der gelöste Stoff (Solut) ist die Komponente, die in geringerer Menge vorhanden ist und im Lösungsmittel gelöst wird.

Löslichkeit

Löslichkeit ist definiert als die maximale Menge eines gelösten Stoffes, die sich bei einer bestimmten Temperatur in einer bestimmten Menge Lösungsmittel auflösen kann.

Faktoren der Löslichkeit

Die Löslichkeit hängt von den Eigenschaften des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels sowie von der Temperatur... Weiterlesen "Grundlagen der Chemie und Physik: Lösungen, Atommodelle und Quantentheorie" »

Stöchiometrie: Grundlagen chemischer Berechnungen

In der Chemie ist die Stöchiometrie die Berechnung der quantitativen Beziehungen zwischen den Edukten und Produkten während einer chemischen Reaktion. Diese Beziehungen können von der Atomtheorie abgeleitet werden, obwohl sie historisch ohne Bezug auf die Zusammensetzung der Materie dargelegt wurden, basierend auf verschiedenen Gesetzen und Prinzipien.

Der erste, der die Grundsätze der Stöchiometrie festlegte, war Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) im Jahre 1792. Er schrieb:

Die Stöchiometrie ist die Wissenschaft, die die quantitativen Verhältnisse oder Massenverhältnisse misst, in denen chemische Elemente beteiligt sind.

Stöchiometrische Verhältnisse und Bedingungen

Wenn die Reaktionspartner... Weiterlesen "Stöchiometrie, LNG, LPG & Erdgas: Chemie und Energie" »

Eisen: Eigenschaften und Reaktionen

Physikalische Eigenschaften von reinem Eisen

Reines Eisen ist ein silbrig-weißes, zähes und dehnbares Metall. Kommerzielles Eisen ist selten rein und enthält oft geringe Mengen von Carbiden, Siliciden, Phosphiden und Sulfiden des Eisens sowie etwas Graphit.

Chemische Reaktionen von Eisen

Eisen löst sich in verdünnter Salzsäure und konzentrierter Schwefelsäure unter Wasserstoffentwicklung und Bildung von Eisensalzen. Mit heißer, konzentrierter Schwefelsäure entsteht Schwefeldioxid und Eisensulfat.

Unter experimentellen Bedingungen wird kaltes Eisen durch konzentrierte Salpetersäure passiviert. In diesem Zustand reagiert es nicht mit verdünnter Salpetersäure und verdrängt auch kein Kupfer aus einer... Weiterlesen "Eisen & Calcium: Eigenschaften, Reaktionen und Umweltaspekte" »

Spektralserien des Wasserstoffs

Balmer-Serie

Das sichtbare Linienspektrum von Wasserstoff (H) entspricht den Übergängen angeregter Elektronen auf das Energieniveau n=2.

Lyman-Serie

Bei Übergängen auf das niedrigere Energieniveau n=1 sind die Energiedifferenzen und somit die Frequenzen größer. Die Spektrallinien liegen im ultravioletten Bereich.

Quantenmechanisches Atommodell und Orbitale

Quantenmodell

Im Quantenmodell befindet sich ein Elektron mit einer bestimmten Energie in einer definierten räumlichen Region, dem Orbital.

Orbital

Ein Orbital ist eine Region im Raum, in der die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons hoch ist.

Orbitalform

Die Form eines Orbitals hängt vom Typ der Unterschale ab. s-Orbitale sind kugelförmig, p-Orbitale... Weiterlesen "Atomstruktur, Spektralserien & Chemische Gesetze" »

Chemisches Gleichgewicht

Zu Beginn einer reversiblen Reaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit in Richtung des ersten Terms groß, da die Konzentrationen der Reaktanten hoch sind. Mit fortschreitendem Prozess und steigender Produktkonzentration erhöht sich jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung, d.h. in Richtung des zweiten Terms. Es kommt ein Zeitpunkt, an dem beide Geschwindigkeiten gleich sind. In diesem Moment werden genauso viele Moleküle neu gebildet wie zerstört, und daher ändert sich die Konzentration der an der Reaktion beteiligten Stoffe nicht mehr und bleibt von diesem Moment an konstant. Wenn dies geschieht, spricht man davon, dass das chemische Gleichgewicht erreicht ist oder existiert.

Gleichgewichtskonstante

Das... Weiterlesen "Chemische Konzepte: Eine umfassende Übersicht" »