Notes, abstracts, papers, exams and problems of Chemie

Prinzipien der Chemie

Masse ist ein grundlegendes Merkmal der Materie.

Die Chemie befasst sich mit der Untersuchung der Natur der Materie und der Veränderungen, die sie erfährt.

Physikalische Veränderungen verändern die Natur der Stoffe nicht, chemische Veränderungen hingegen schon.

Reine Stoffe

Ein reiner Stoff hat eine bestimmte und konstante Zusammensetzung, spezifische physikalische und chemische Eigenschaften und kann nicht durch physikalische Methoden in einfachere Stoffe getrennt werden.

Gemische

Ein Gemisch besteht aus verschiedenen Stoffen, die in unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften zusammenkommen. Gemische können homogen oder heterogen sein.

Trennung von Gemischen

Die Bestandteile von Gemischen können durch physikalische

Chemische Bindungen

Kovalente Bindungen

Treten zwischen Atomen auf, die Elektronenpaare teilen. Die Elektronegativitätsdifferenz ist kleiner als 1,7.

• Unpolare kovalente Bindung: Elektronegativitätsdifferenz ist null.
• Polare kovalente Bindung: Elektronegativitätsdifferenz ist kleiner als 1,7, aber größer als 0.
• Koordinative kovalente Bindung: Ein Atom stellt beide Elektronen des Elektronenpaares zur Verfügung.
• Mehrfachbindungen: Können einfach (ein gemeinsames Elektronenpaar), doppelt (zwei gemeinsame Elektronenpaare) oder dreifach (drei gemeinsame Elektronenpaare) sein.

Hybridisierung von Atomorbitalen

Neue Orbitale entstehen durch die Mischung verschiedener Atomorbitale. Beispiel: sp³-Hybridisierung.

Metallische Bindung

Entsteht durch die Bewegung... Continue reading "Chemische Bindungen und Atomstruktur" »

Gravimetrie

Gravimetrie stützt sich auf Messungen, die die Masse einbeziehen, und umfasst im Wesentlichen zwei experimentelle Schritte:

• Wiegen der Probe.
• Wiegen des Analyten oder einer bekannten chemischen Substanz der Zusammensetzung mit dem Analyten.

Arten der Analyse

a) Gravimetrie durch Verflüchtigung

Hierbei wird der Analyt von anderen Bestandteilen einer Probe getrennt, indem er in ein Gas bekannter chemischer Zusammensetzung umgewandelt wird.

Das Gewicht dieses Gases dient als Maß für die Konzentration des Analyten.

b) Gravimetrie durch Fällung

Der Analyt wird von den Komponenten einer Lösung als Niederschlag getrennt, behandelt und in eine Verbindung bekannter Zusammensetzung umgewandelt, die gewogen werden kann.

Abscheider-Agenten

• Spezifisch:

Daltons Atomtheorie: Grundlagen und Annahmen

Daltons Hypothese beruhte auf folgenden Prämissen:

Die Elemente sind aus Atomen aufgebaut, die unabhängige, materielle, unveränderliche und unteilbare Teilchen sind.
Die Atome desselben Elements sind in ihrer Masse und anderen Eigenschaften gleich.
Atome verschiedener Elemente haben unterschiedliche Massen und Eigenschaften.
Verbindungen entstehen durch die Verbindung von Atomen verschiedener Elemente in einem einfachen, ganzzahligen Verhältnis.

Aus der Atomtheorie von Dalton lassen sich folgende Definitionen ableiten:

• Ein Atom ist das kleinste Teilchen eines Elements, das dessen Eigenschaften beibehält.
• Ein Element ist ein Stoff, der aus gleichen Atomen besteht.
• Eine Verbindung ist eine Substanz,

Metallische Bindung

Metalle machen einen Großteil der Elemente im Periodensystem aus und weisen eine Reihe ähnlicher Eigenschaften auf.

Eigenschaften von Metallen

• Elektrische und thermische Leitfähigkeit
• Metallischer Glanz
• Duktilität
• Verformbarkeit

Metalle sind elektropositiv und haben nur wenige Elektronen in ihrer äußersten Valenzschale. Ihre Ladungen sind nur positive Oxidationszahlen und sie sind leicht zu oxidieren. Alle Metalle sind bei Raumtemperatur und -druck fest (außer Quecksilber, das flüssig ist). Die Eigenschaften von Metallen sind auf ihre Struktur und die Art der Bindung zurückzuführen: die metallische Bindung. Metalle bilden sehr kompakte Gitter mit Koordinationszahlen von 8 oder mehr.

Theorien zur metallischen Bindung

Elektronentheorie

Bioelemente

Bioelemente sind die chemischen Elemente, die Lebewesen ausmachen. Sie sind in folgende Klassen eingeteilt:

1. Primäre Bioelemente: C, H, O, N, P, S.
2. Sekundäre Bioelemente: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-. Obwohl sie in geringerem Anteil als die primären Bioelemente vorkommen, sind sie für Lebewesen unerlässlich. In wässrigen Medien liegen sie immer in ionisierter Form vor.
3. Spurenelemente: Diese können essenziell (in allen Lebewesen vorhanden) oder variabel (nur in einigen Organismen vorhanden) sein.

Zelluläre Strukturen

Zelluläre Strukturen werden durch die Verbindung von Bioelementen gebildet. Es handelt sich um Moleküle, die auch als unmittelbare Prinzipien bezeichnet werden und relativ leicht durch einfache physikalische Verfahren... Continue reading "Bioelemente, Biomoleküle und Wasser" »

Ideale Gasgesetze

Allgemeine Gasgleichung

p × V = n R × T

Kinetische Gastheorie

Gasmoleküle haben kein Volumen, bewegen sich zufällig mit einer mittleren Geschwindigkeit v, die von der Temperatur abhängt, und kollidieren elastisch miteinander und mit den Wänden des Behälters, was Druck erzeugt.

Boyle-Mariottes Gesetz

p₁ × V₁ = p₂ × V₂
Bei konstanter Temperatur ist das Volumen eines Gases umgekehrt proportional zu seinem Druck.

Gay-Lussacs Gesetz

Bei konstantem Druck ist das Volumen eines Gases direkt proportional zu seiner absoluten Temperatur.
Bei konstantem Volumen ist der Druck eines Gases direkt proportional zu seiner absoluten Temperatur.

Daltonsches Gesetz

Der Gesamtdruck eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke der einzelnen... Continue reading "Ideale Gasgesetze und Atomtheorien" »

Chemie

Atom

Die kleinste Einheit eines chemischen Elements, die ihre Identität oder ihr Eigentum behält und nicht durch chemische Prozesse unterteilt werden kann.

Atomare Struktur

• Proton: Subatomares Teilchen mit positiver Ladung (+).
• Neutron: Ungeladenes subatomares Teilchen.
• Elektron: Negativ geladenes subatomares Teilchen.

Chemisches Element

Ein Stoff, der nicht durch chemische Reaktionen zerlegt werden kann. Substanzen, die durch Moleküle des Typs 1 Einzelzimmer ei O, O₂, O₃

• Atomnummer: Anzahl der Protonen.
• Massenzahl: Anzahl der Protonen + Neutronen.

Elemente in lebenden CHON

Chemische Bindung

Die Verbindung zwischen zwei oder mehr Atomen, um Moleküle zu bilden.

Ionische Bindung

Bindung zwischen einem Metall und einem Nichtmetall mit einer Elektronegativitätsdifferenz... Continue reading "Einführung in die Chemie und die Zelle" »

Elektrolyse

Elektrolyse beschreibt eine Reaktion, bei der ein elektrischer Strom eine chemische Veränderung in einer Elektrolytlösung verursacht. Oxidation (Abgabe von Elektronen) findet an der Anode und Reduktion (Aufnahme von Elektronen) an der Kathode statt.

Elektrodenpotential

Wenn ein Leiter (Elektrode) in Kontakt mit einer elektrolytischen Lösung gebracht wird, entsteht spontan eine elektrische Potentialdifferenz an der Elektrode-Lösung-Grenzfläche. Diese Differenz wird als Elektrodenpotential bezeichnet und in Volt gemessen.

Spannung

Die Spannung ist die Potentialdifferenz in Volt zwischen den beiden Elektroden. Sie ist die Summe mehrerer Beiträge: Gleichgewichtspotential der Anode, Gleichgewichtspotential der Kathode, Überspannungen,... Continue reading "Grundlagen der Elektrolyse: Elektrodenpotential, Spannung, Stromdichte und Überspannung" »

Physikalische und chemische Phänomene

Physikalische Phänomene

Physikalische Phänomene sind jene Ereignisse, bei denen keine Veränderung in der Zusammensetzung der beteiligten Stoffe auftritt. Es handelt sich um jede Veränderung, die in der Natur in materiellen Systemen erfolgt.

Chemische Phänomene

Chemische Phänomene sind Ereignisse, bei denen sich die Identität der beteiligten Stoffe verändert. Die Umwandlung einer Substanz in eine andere wird als chemische Reaktion bezeichnet. Dabei werden einige Bindungen aufgebrochen und andere neu gebildet.

Chemische Gleichungen

• Reversible chemische Gleichung: Die Umwandlung von Edukten in Produkte findet gleichzeitig mit der Umwandlung der Produkte in Edukte statt.
• Irreversible chemische Gleichung: