Chemie Grundlagen: Bindungen, Reaktionen und Begriffe einfach erklärt

Chemie Grundlagen: Bindungen, Reaktionen und Begriffe

Die Oktettregel: Grundlagen der chemischen Bindung

Die Oktettregel besagt, dass Atome in Verbindungen dazu neigen, Elektronen mit anderen Atomen auszutauschen, um acht Elektronen in ihrer äußersten Schale zu erreichen, mit Ausnahme von Wasserstoff, der zwei Elektronen anstrebt.

Chemische Bindungen: Arten und Eigenschaften

Ionische Bindung: Anziehung zwischen Ionen

Die ionische Bindung entsteht durch die elektrische Anziehung zwischen positiv geladenen Ionen (Kationen) und negativ geladenen Ionen (Anionen). Metalle bilden ionische Verbindungen mit Nichtmetallen.

Eigenschaften ionischer Verbindungen

• Sie sind bei Raumtemperatur fest und haben sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte.
• Sie sind hart und spröde.
• Sie leiten im festen Zustand keinen elektrischen Strom.
• Sie sind in Wasser löslich.
• Im geschmolzenen Zustand oder in Lösung leiten sie elektrischen Strom.

Kovalente Bindung: Teilen von Elektronenpaaren

Die kovalente Bindung entsteht, wenn zwei Atome Elektronenpaare teilen, um ihre äußere Elektronenschale zu vervollständigen.

Eigenschaften kovalenter Verbindungen

• Kovalente Verbindungen können bei Raumtemperatur fest, flüssig oder gasförmig sein.
• Ihre Schmelz- und Siedepunkte variieren stark und sind oft niedriger als die von ionischen Verbindungen.
• Sie sind in der Regel schlechte Leiter für Wärme oder Elektrizität.
• Ihre Löslichkeit in Wasser variiert; polare kovalente Verbindungen sind oft löslich, unpolare nicht.

Metallische Bindung: Das Elektronengasmodell

Die metallische Bindung entsteht, wenn positive Metallionen eine gemeinsame Wolke von delokalisierten Elektronen teilen.

Eigenschaften metallischer Verbindungen

• Die meisten Metalle sind bei Raumtemperatur fest, mit Ausnahme von Quecksilber.
• Sie haben in der Regel hohe Schmelz- und Siedepunkte.
• Sie sind sehr gute Leiter für Wärme und Elektrizität.
• Sie sind verformbar (duktil und schmiedbar).
• Sie sind in der Regel hart.
• Bei Exposition gegenüber Luft erfahren die meisten Metalle Korrosion.

Grundlegende chemische Begriffe und Prozesse

Atommasse: Einheit der Masse von Atomen

Die Atommasse ist die Masse eines Atoms, gemessen in atomaren Masseneinheiten (u).

Molekül: Verbundene Atome

Ein Molekül ist eine Gruppe einer bestimmten Anzahl von Atomen, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden.

Physikalische Veränderungen: Stoffe bleiben identisch

Bei physikalischen Veränderungen behalten Stoffe ihre chemische Identität und ihre grundlegenden Eigenschaften bleiben unverändert.

Chemische Veränderungen: Neue Stoffe entstehen

Bei chemischen Veränderungen (chemischen Reaktionen) ändert sich die Art des Stoffes, und es entsteht ein neuer Stoff mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Voraussetzungen für chemische Reaktionen

Für eine chemische Reaktion sind bestimmte Bedingungen und ausreichend Energie erforderlich.

Chemische Reaktionen: Exotherm und Endotherm

Chemische Reaktionen können nach ihrem Energieaustausch klassifiziert werden:

• Exotherme Reaktionen: Setzen Energie frei, z.B. in Form von Licht (wie bei der Verbrennung von Kalium), Wärme (wie bei der Verbrennung von Kohle) oder elektrischem Strom (wie in einer Batterie).
• Endotherme Reaktionen: Absorbieren Energie, z.B. in Form von Licht (wie bei der Photosynthese in Pflanzen), Wärme (wie beim Schmelzen von Eisen) oder elektrischem Strom (wie bei der Elektrolyse von Wasser).

Molekülmasse: Summe der Atommassen

Die Molekülmasse ist die Summe der Atommassen aller Atome, die ein Molekül bilden.

Atom: Kleinste Einheit eines Elements

Ein Atom ist die kleinste Einheit eines Elements, die an einer chemischen Reaktion teilnehmen kann.

Mol: Die Stoffmenge und Avogadro-Konstante

Ein Mol ist die Stoffmenge, die eine Masse in Gramm enthält, die numerisch ihrer relativen Atom- bzw. Molekülmasse entspricht, und N_A (Avogadro-Konstante) Teilchen (Atome, Moleküle, Ionen etc.) enthält. Es ermöglicht den Vergleich von Stoffmengen, auch wenn sich die Bindungsart ändert.

Grundlegende Formel: Mol und Avogadro-Konstante

Formel: 1 Mol = 6,022 x 10²³ Teilchen (Avogadro-Konstante) = X Gramm (Molare Masse)