Chemie-Grundbegriffe: Atome, Zustände, Mol, Reaktionen

Grundbegriffe: Gesetze und Definitionen

Gesetz: Eine kurze allgemeine Aussage über Gesetzmäßigkeiten in der Natur, die auch experimentell beobachtet wurden.

Boyle-Gesetz: Das Boyle-Gesetz besagt, dass für eine gegebene Gasmenge bei konstanter Temperatur das Produkt aus Druck und Volumen konstant ist.

Zustandsformen der Materie

Gasförmiger Zustand

Gase haben keine feste Form und kein festes Volumen; sie nehmen die Form und das Volumen des Behälters an, sind kompressibel und fließfähig.

Flüssiger Zustand

Flüssigkeiten passen sich dem Behälter an, sind schwer kompressibel und fließen.

Fester Zustand

Feststoffe sind starr und haben ein bestimmtes Volumen; sie sind kaum kompressibel.

Temperatur und Einheiten

Temperaturen: T (in K) = t (in °C) + 273,15

Atomaufbau

Protonen (p) haben positive elektrische Ladung. Ihre Masse ist.

Neutronen (n) haben keine elektrische Ladung und eine Masse ähnlich der des Protons. Beide werden als Nukleonen bezeichnet.

Elektronen (e⁻) haben eine negative elektrische Ladung, gleich groß wie die des Protons, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen.

Isotope und Massen

Die Notation eines Isotops zeigt links oben die Massenzahl und links unten die Ordnungszahl neben dem Elementsymbol. Die Differenz dieser beiden Zahlen ergibt die Anzahl der Neutronen.

Die relative Atommasse eines Elements ist das Verhältnis der durchschnittlichen Masse eines Atoms des Elements zur Zwölftel der Masse eines Kohlenstoffatoms-12.

Die isotopische Masse ist das Verhältnis zwischen der Masse eines Atoms eines bestimmten Isotops und der Zwölftel der Masse eines Kohlenstoffatoms-12.

Ionen

Wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen verliert, wird es zu einem positiven Ion, einem Kation. Wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen aufnimmt, wird es zu einem negativen Ion, einem Anion.

Verbindungen und Mol

Wenn Atome verschiedener Elemente zusammen ein Molekül bilden, entsteht eine chemische Verbindung, auch Molekülverbindung genannt.

Ein Mol ist die Stoffmenge mit 6,02 × 10^23 Teilchen. Diese Zahl wird Avogadro-Zahl bzw. Avogadro-Konstante genannt und mit N_A (manchmal L) bezeichnet.

Volumen eines Mols Gas bei Normalbedingungen: 22,4 dm³.

Avogadro-Gesetz: Gleiche Volumina verschiedener Gase unter gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur enthalten die gleiche Anzahl von Molekülen.

Das molare Volumen eines Gases bei Standarddruck und 0 °C beträgt etwa 22,7 dm³ (bei 1 bar). Bei Normbedingungen (1 atm, 0 °C) beträgt es etwa 22,4 dm³.

Valenz und Verbindungen

Valenz ist die Anzahl der Wasserstoffatome, mit denen sich ein Atom des Elements verbinden kann.

Hydroxide sind Verbindungen, die durch die Kombination eines Metallkations mit dem Hydroxid-Ion (OH⁻) gebildet werden.

Binäre Oxide sind Verbindungen aus Sauerstoff und einem anderen Element (außer Fluor).

Gemische, Löslichkeit und Reaktionen

Ein Gemisch ist homogen, wenn es in allen Teilen dieselben Eigenschaften und dieselbe Zusammensetzung aufweist. Man spricht dann von einer homogenen Mischung bzw. einer reinen (einphasigen) Mischung.

Löslichkeit in einem Lösungsmittel ist die Zusammensetzung der gesättigten Lösung.

Eine chemische Reaktion liegt vor, wenn aus einem oder mehreren reinen Stoffen andere Stoffe mit anderen Eigenschaften entstehen.

In einer chemischen Reaktion heißen die Ausgangsstoffe Reaktanten und die entstandenen reinen Stoffe Produkte.

Gesetz von Lavoisier und Energie

Das Gesetz von Lavoisier besagt, dass bei einer chemischen Reaktion die Gesamtmasse der Reaktanten gleich der Gesamtmasse der Produkte ist.

Eine chemische Reaktion ist eine Umgruppierung der Atome; in anderer Anordnung entstehen neue reine Substanzen.

Exotherme Reaktionen geben Energie in Form von Wärme ab. Endotherme Reaktionen nehmen Energie in Form von Wärme auf.