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Chemische Elemente und ihre Verbindungen

Natürliche Elemente: Wir können 90 natürliche Elemente finden. Die notwendige Ausrüstung wird von den Labors der Physik geschaffen, und wir nutzen die Anzahl der künstlichen Elemente. Einige finden sich in freiem Zustand in der Natur, die meisten jedoch in Verbindungen.

Bestandteile der Erde: Eisen ist reichlich vorhanden, aber im Erdkern. In der Erdkruste finden sich hauptsächlich Sauerstoff und Silizium.

Bestandteile von Lebewesen: 99% bestehen aus 6 Elementen: Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor und Calcium. 1% entspricht einer großen Vielfalt von Elementen, die als Spurenelemente bezeichnet werden.

Bestandteile im Universum: Hauptsächlich Wasserstoff und Helium.

Das Periodensystem

Im... Continue reading "Chemische Elemente und ihre Verbindungen: Eine Übersicht" »

Arten chemischer Bindungen

Intermolekulare Kräfte

F. INTRA: F. Orientierung / Dipol-Dipol

Permanent: Die Dipole sind ausgerichtet (Form q d + Pol-Pol) und ziehen das nächste Molekül an. Die Anziehungskraft nimmt mit der Entfernung zu. Relevant in Flüssigkeiten und Gasen.

Beispiele (schwache Anziehungskräfte): HCl, NH3, H2O, Ethanol

F. Dispersion (London)

Zwischen unpolaren Molekülen entstehen temporäre Dipole durch Elektronenbewegung. Die Stärke nimmt mit der Molekülmasse zu und ist in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen relevant.

Beispiele: F2, Cl2, CF4, CCl4, CBr4, CI4

F. INTER: Wasserstoffbrücken

Wenn H kovalent an stark elektronegative Atome wie F, O, N gebunden ist, wirkt das H+ als positiver Pol und zieht benachbarte Moleküle an.... Continue reading "Chemische Bindungen und Thermodynamik" »

Eigenschaften lebender Organismen

Lebende Organismen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Komplexität: Ihre Moleküle interagieren regelmäßig mit vielen verschiedenen externen und internen Abläufen.
• Zellulärer Aufbau: Sie können aus einer oder mehreren Zellen bestehen.
• Stoffwechsel: Sie nehmen Fremdstoffe und Energie auf und verwenden diese, um ihre Struktur zu erhalten, zu wachsen, sich zu erneuern und weitere lebenswichtige Funktionen auszuführen.
• Reizbarkeit: Sie nehmen äußere Reize wahr und reagieren angemessen auf diese.
• Fortpflanzung: Sie besitzen die Fähigkeit, neue Individuen hervorzubringen, die ihnen ähnlich oder verschieden sind.

Ebenen der Organisation des Lebens

Subatomare Ebene

Neutrale Protonen und Elektronen.

Atomare

1. Zersetzungsreaktionen

Schema einer Zersetzungsreaktion: A → B + C + ...

Zersetzungsreaktionen sind Reaktionen, bei denen ein Stoff durch Energiezufuhr in einfachere Stoffe zerlegt wird. Es gibt zwei Arten:

• Thermische Zersetzung: Wärmezufuhr. Beispiel: 2Ag₂O → 4Ag + O₂
• Elektrolytische Zersetzung: Energiezufuhr durch elektrischen Strom. Beispiel: CaCl₂ → Ca + Cl₂

2. Synthesereaktionen

Schema: A + B + C + ... → D

Synthesereaktionen sind Reaktionen, bei denen zwei oder mehrere einfache Substanzen (Elemente oder Verbindungen) zu einer einzigen Verbindung reagieren.

3. Substitutionsreaktionen

Schema: A + BC → AC + B

Bei Substitutionsreaktionen wird ein Element in einem Reaktanten durch ein anderes Element ersetzt. Es gibt zwei Arten:

• Einfache

Eigenschaften des Periodensystems

Ionisierungsenergie: Die Energie, die wir einem isolierten Atom zuführen müssen, um ein externes Elektron zu extrahieren. Sie nimmt zu, wenn wir im Periodensystem in der Tabelle nach oben gehen, und sie erhöht sich, wenn wir uns nach rechts bewegen.

Elektronenaffinität: Energie, die wir aufwenden müssen, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen, das nicht das seine ist.

Elektronegativität: Zwei Atome teilen und vereinigen sich, aber nicht auf die gleiche Weise, so dass eines das andere anzieht. Sie kann definiert werden als "mehr oder weniger Kraft", mit der ein Atom die gemeinsamen Elektronen mit einem anderen Atom in einer Bindung anzieht, d. h. die größere oder geringere Tendenz, die gemeinsamen... Continue reading "Eigenschaften und Bindungen im Periodensystem" »

Le-Chatelier-Prinzip

Das Le-Chatelier-Prinzip besagt: Wenn ein System im Gleichgewicht eine Veränderung der Konzentration der reagierenden Spezies, des Drucks oder der Temperatur erfährt, reagiert das System, indem es ein neues Gleichgewicht erreicht, das die Auswirkungen der Änderung teilweise kompensiert.

Änderung des Drucks

Wir können den Druck eines Systems im Gleichgewicht bei konstanter Temperatur ändern durch:

• Hinzufügen oder Entfernen einer Spezies in einem gasförmigen Zustand. Die Auswirkungen entsprechen den Veränderungen in der Konzentration einer der reagierenden Spezies, und die Reaktion verschiebt sich, wie wir im vorherigen Abschnitt gesehen haben.
• Hinzufügen eines inerten Gases bei konstantem Volumen. Der Gesamtdruck steigt

Arten der Wasserverschmutzung

Physikalische Verunreinigung der Gewässer

Die physikalische Verunreinigung der Gewässer wird durch die Veränderung der physikalischen Faktoren des Wassers verursacht, die das Leben im Wasser beeinträchtigen. Sie kann durch folgende Faktoren ausgelöst werden:

• Schwebstoffe
• Trübung
• Veränderung der Farbe
• Tenside

Chemische Verunreinigung der Gewässer

Die chemische Verunreinigung der Gewässer kann durch eine Veränderung der natürlichen chemischen Faktoren des Abwassers oder durch die Einleitung fremder Substanzen in das Wasser durch die Industrie verursacht werden. Sie kann folgende Faktoren beeinflussen:

• Salzgehalt
• pH-Wert
• Toxische Stoffe
• Desoxygenierung

Biotische Verunreinigung der Gewässer

Die biotische Verunreinigung... Continue reading "Wasserverschmutzung: Arten, Auswirkungen und Qualitätsindikatoren" »

Anforderungen an eine volumetrische Reaktion

Damit eine Reaktion in der Volumetrie verwendet werden kann, muss sie folgende Bedingungen erfüllen:

• Die Reaktion zwischen der Maßlösung und der zu titrierenden Substanz muss quantitativ ablaufen, ohne dass ein Überschuss an Reagenz hinzugefügt werden muss. Die Reaktion muss am Äquivalenzpunkt abgeschlossen sein.
• Die Reaktion muss schnell ablaufen. Wenn sie langsam ist, kann sie durch Erhöhung der Temperatur oder durch Zugabe von Katalysatoren beschleunigt werden.
• Die Reaktion muss stöchiometrisch und definiert sein.
• Es muss eine Methode zur Bestimmung des Endpunkts geben, die einfach und empfindlich ist.

Merkmale einer Standardlösung

Es gibt zwei Methoden, um eine Standardlösung herzustellen:... Continue reading "Volumetrie: Konzepte und Grundlagen" »

Periodensystem der Elemente: Eigenschaften und Atomstruktur

Elektronenkonfiguration

• 1: 1s₁ (H) (1)
• 2: 2s₂ (Be) (2)
• 3: 3d₁4s₂ (Sc) (4)
• 4: 3d₂4s₂ (Ti) (4)
• 5: 3d₃4s₂ (V) (4)
• 6: 3d₅4s₁ (Cr) (4)
• 7: 3d₅4s₂ (Mn) (4)
• 8: 3d₆4s₂ (Fe) (4)
• 9: 3d₇4s₂ (Co) (4)
• 10: 3d₈4s₂ (Ni) (4)
• 11: 3d₁₀4s₁ (Cu) (4)
• 12: 3d₁₀4s₂ (Zn) (4)
• 13: 2s₂2p₁ (B) (2)
• 14: 2s₂2p₂ (C) (2)
• 15: 2s₂2p₃ (N) (2)
• 16: 2s₂2p₄ (O) (2)
• 17: 2s₂2p₅ (F) (2)
• 18: 1s₂ (He) (1)

Atommasse, Atomspektren und Energie

• Atommasse: Gesamtmasse = (Isotopmasse × Häufigkeit (%)) / 100
• Energie (E): E = h × ν
• Atomspektren: 1/λ = R_H (1,097 × 10⁷) × (1/n₁² - 1/n₂²)
• Frequenz (ν): ν = E/h
• Wellenlänge (λ): λ = c/ν

Dabei gilt: R_H = Rydberg-Konstante, h = Planck-Konstante, c = Lichtgeschwindigkeit

Elektronenaffinität

Die Elektronenaffinität... Continue reading "Periodensystem: Eigenschaften & Atomstruktur" »

Chemische Gleichgewichte: Eine Einführung

Man unterscheidet zwischen homogenen Gleichgewichten, bei denen Edukte und Produkte im gleichen physikalischen Zustand vorliegen, und heterogenen Gleichgewichten, bei denen dies nicht der Fall ist.

Gleichgewichtskonstante Kc

Das Massenwirkungsgesetz beschreibt die Gleichgewichtskonstante (Kc). Sie ist definiert als das Produkt der Konzentrationen der Produkte, jeweils potenziert mit ihrem stöchiometrischen Koeffizienten, dividiert durch das Produkt der Konzentrationen der Reaktanten, ebenfalls jeweils potenziert mit ihrem stöchiometrischen Koeffizienten. Der Wert von Kc ist spezifisch für jede chemische Reaktion und unabhängig von den Anfangskonzentrationen der Edukte und Produkte. Kc hängt nur von... Continue reading "Chemische Gleichgewichte: Kc, Qc, Kp und Le Chatelier" »