Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Chemie

Thermodynamische Prozesse

Thermodynamische Prozesse sind Transformationen, bei denen ein System seinen Zustand durch Wechselwirkung mit der Umgebung von einem anfänglichen Gleichgewichtszustand zu einem neuen Endgleichgewicht ändert. Ein System befindet sich im Gleichgewicht, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

• Chemisches Gleichgewicht: Die Zusammensetzung ändert sich nicht.
• Mechanisches Gleichgewicht: Es gibt keine makroskopisch beobachtbaren Bewegungen.
• Thermisches Gleichgewicht: Die Temperatur (T) ist im gesamten System gleich.

Diese Zustandsänderungen können zwei Arten sein:

• Reversibel: Die Zustände verlaufen durch eine Abfolge von Gleichgewichtszuständen, und das System kann jederzeit zum vorherigen Zustand zurückkehren.
• Irreversibel:

Messung der Redox-Energie

Die Energie, die mit einem Redox-Prozess verbunden ist, kann nicht isoliert gemessen werden. Es können immer nur zwei Prozesse zusammen gemessen werden. Die Energie der Wasserstoffelektrode wird als Referenzwert (0 Volt) verwendet.

Elektrodenpotentiale

Eine Zelle besteht aus einer Elektrode vom Typ X (Kathode) im Vergleich zur Wasserstoffelektrode (Anode). Die Energie von Redox-Prozessen, die in Lösung gemessen wird (in Volt), hängt von der Konzentration ab. Die in Tabellen angegebenen Potentiale werden bei 1M Konzentration der beteiligten Kationen gemessen.

Damit eine Redoxreaktion spontan abläuft, muss der Wert des Potentials des Oxidationsmittels größer sein als der des Reduktionsmittels.

Einfluss der Konzentration

Die... Weiterlesen "Redox-Reaktionen und Elektrodenpotentiale" »

Was ist das Molvolumen?

Das molare Volumen ist das Volumen, das von einem Gas bei 273 K (0 °C) und 1 atm eingenommen wird. Es wurde geschätzt, dass das molare Volumen eines Gases bei 273 K und 1 atm 22,4 L beträgt.

In 22,4 L eines Gases, gemessen bei 273 K und 1 atm, befinden sich 6,022 × 10²³ Atome oder Moleküle.

Das Atom: Aufbau und Bestandteile

Das Atom besitzt einen zentralen Kern, in dem fast seine gesamte Masse konzentriert ist, die von Neutronen und Protonen bereitgestellt wird. Außerhalb des Kerns, in der Elektronenhülle, befinden sich negativ geladene Elektronen, die durch die positive Ladung der Protonen im Kern ausgeglichen werden. Somit ist das Atom elektrisch neutral.

Die Ordnungszahl (Z)

Die Anzahl der Protonen in einem Atom... Weiterlesen "Grundlagen der Chemie: Atomaufbau und Nomenklatur" »

Prozentuale Zusammensetzung chemischer Verbindungen

Die prozentuale Zusammensetzung einer Verbindung kann anhand ihrer chemischen Formel bestimmt werden, indem der prozentuale Anteil jedes Elements in der Verbindung berechnet wird.

Bestimmung der chemischen Formel

Wenn die prozentuale Zusammensetzung bekannt ist, kann die chemische Formel (einfachste Formel oder empirische Formel) bestimmt werden. Dies erfordert die experimentelle Bestimmung folgender Faktoren:

• Der Anteil der einzelnen Elemente (für die qualitative Analyse).
• Die molekulare Masse der Verbindung.
• Die Struktur des Moleküls durch physikalische Methoden (IR, NMR, Massenspektroskopie) und chemische Mittel (anorganische und organische Analyse).

Der gasförmige Zustand und Gaseigenschaften

Eigenschaften... Weiterlesen "Grundlagen der Chemie: Prozentuale Zusammensetzung und Gaszustände" »

Chemische Bindung

Die chemische Bindung beschreibt die Wechselwirkung zwischen Atomen, die zur Bildung von Molekülen oder Verbindungen führt. Edelgase und Metall-Dämpfe von isolierten Atomen sind Beispiele für Systeme, bei denen die Atome eng miteinander verzahnt sind. Atome können sich zu Elementen des gleichen oder verschiedener chemischer Bindungstypen verbinden. Jede Art von Bindung hat ihren eigenen Mechanismus. Chemische Bindungen werden zwischen Atomen gebildet und brechen bei chemischen Reaktionen. Die Bildung von Bindungen resultiert aus einem günstigen Gleichgewicht der Kräfte, das dazu führt, dass die gebundenen Atome eine geringere Energie (stabiler) aufweisen als getrennte Atome. Die Gleichung lautet: Getrennte Atome + Energie

Carbonsäuren

Carbonsäuren werden durch die Carboxygruppe (-COOH) am Ende einer Kohlenstoffkette gekennzeichnet.

Ihre IUPAC-Namen werden gebildet, indem man dem Namen des entsprechenden Alkans das Wort "Säure" voranstellt und die Endung -an durch -oic acid ersetzt. Die Position der Carboxygruppe (immer C1) muss nicht angegeben werden.

Bei Dicarbonsäuren wird die Endung -dioic acid verwendet.

Oft werden auch traditionelle Namen verwendet, die von der IUPAC zugelassen sind.

Wenn die Carboxygruppe als Substituent an einer Seitenkette oder an einem Ring vorliegt, wird das Präfix Carboxy- verwendet, oft mit einer Positionsnummer.

Bei Verbindungen mit mehr als zwei Carboxygruppen, die nicht Teil der Hauptkette sind, kann die Benennung durch Anhängen... Weiterlesen "Organische Chemie: Carbonsäuren, Ester, Amine, Nitro" »

Feste Lösungen und Phasenlehre in der Werkstoffkunde

Feste Lösung (Solid Solution)

Eine feste Lösung ist ein Festkörper, der aus zwei oder mehr Elementen besteht, die atomar in einer einzigen Phasenstruktur verteilt sind. Ihre Phasenzusammensetzung ist variabel. Man unterscheidet zwischen substituierenden (ersetzenden) und interstitiellen Lösungen.

Hume-Rothery-Regeln für Substitutionslösungen

Um ersetzende (substituierende) feste Lösungen zu bilden, müssen folgende Regeln erfüllt sein:

1. Elemente oder Verbindungen müssen eine feste Lösung bilden können.
2. Atome oder Ionen müssen ähnliche Radien aufweisen:
   • Unterschiede sind < 30 % (positive Keramik).
   • Unterschiede sind < 15 % (positive Metalle).
   • Unterschiede > 15 % führen zu begrenzter

Eigenschaften von Elementen

• Metalle: Gute elektrische Leiter

• Halbmetalle: Zwischen Metallen und Nichtmetallen

• Nichtmetalle: Schlechte elektrische Leitfähigkeit

• Gase: Letzte Elektronenschale gefüllt

Atomorbitale und ihre Formen

Atomorbitale beschreiben die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron in einem bestimmten Bereich um den Atomkern zu finden.

• S-Orbital: Kugelsymmetrisch

  Das S-Orbital ist kugelsymmetrisch um den Atomkern angeordnet.

• P-Orbital: Hantelförmig

  Das P-Orbital besteht aus zwei flachen Bereichen (Lappen), die am Atomkern zusammentreffen und entlang der Koordinatenachsen (x, y, z) ausgerichtet sind.

• D-Orbital: Komplexe Formen

  Vier der D-Orbitale haben vier Lappen mit abwechselnden Vorzeichen. Das fünfte D-Orbital ist ein Doppellappen, der von

Die Zelle als Grundeinheit des Lebens

Definition und Eigenschaften der Zelle

Die Zelle ist die kleinste reproduktive Einheit und die erbliche Grundlage der Information, die eine Art definiert. Sie besitzt die Fähigkeit zur Selbstreproduktion.

Zelluläre Kompartimentierung

• Plasmamembran: Definiert die Zelle zur Außenwelt. Sie dient der zellulären Kompartimentierung und der Interaktion mit der extrazellulären Umgebung sowie mit anderen Zellen.
• Kernmembran: Definiert den Unterschied zwischen Eukaryoten und Prokaryoten.

Wichtige Organellen in Eukaryoten

Organellen sind in allen eukaryotischen Zellen vorhanden. Ihre Anzahl und ihr Ausmaß hängen von den spezifischen Funktionen der Zelle ab:

• Mitochondrien: Zuständig für hohe Energienachfrage (ATP-

Materie und ihre Grundbegriffe

Definitionen

Materie

Alles, was Masse hat und Raum einnimmt.

Körper

Ein begrenzter Teil der Materie.

Materielles System

Jedes Organ und jede Gruppe von Einrichtungen, die zur Beobachtung oder zum isolierten Studium dienen.

Aggregatzustände und Phasenübergänge

Aggregatzustände

Feststoff

Hat eine eigene Form und ein eigenes Volumen. Moleküle sind eng zusammen und geordnet aufgrund starker Anziehungskräfte. Inkompressibel.

Flüssigkeit

Hat ein eigenes Volumen, aber keine eigene Form; nimmt die Form des Behälters an. Bildet eine horizontale Oberfläche. Moleküle sind ungeordnet, Anziehungs- und Abstoßungskräfte sind meist ausgeglichen. Inkompressibel.

Gas

Hat weder eine eigene Form noch ein eigenes Volumen. Zwischen den... Weiterlesen "Materie: Zustände, Eigenschaften und Systeme" »