Chemie: Nomenklatur, Stöchiometrie, Säure-Base-Reaktionen und Laborpraxis
Formulierung anorganischer Verbindungen
1: H (+/-1), Li, Na, K, Rb, Cs, Ag
2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
3: B, Al, Tl, Ga, Bi
1,2: Cu, Hg
1,3; 2,3: Au
2,4: Fe, Co, Ni, Mn (4,7), Cr (6), Mo (6)
2,4: Sn, Pb, Pt
+/-4: C (2), Si
+/-3,5: N (1), P (1), As, Sb
+/-2,4,6: O (immer -2), S, Se, Te
+/-1,3,5,7: F (long-1), Cl, Br, I
Nomenklatur-Codes
Codes: 1-Mono-, 2-Di-, 3-Tri-, 4-Tetra-, 5-Penta-, 6-Hexa-, 7-Hepta-
Suffixe: Hipo ... oso / ico, ... oso / ico, ico ... / ato, per ... ico / ato
- 1 Valenz: -ico
- 2 Valenzen: -oso / -ico
- 3 Valenzen: alle -ico
- 4 Valenzen: alle -ico
Hydride
Hydrid: FeH2 = Eisen(II)-hydrid. Bei Dihydridverbindungen dieser Art binden die Wasserstoffatome mit Valenzelektronen -1. Der Name entsteht aus dem Wort Hydrid und dem Namen des Metalls; der Wasserstoff wird rechts platziert.
Oxide
Oxide: Cr2O3 = Chrom(III)-oxid. Bei Trioxiden werden basische Oxide (metallisch) mit den Wertigkeiten von Metall und Sauerstoff benannt und, wenn möglich, vereinfacht. Saure Oxide werden als traditionelle Anhydride bezeichnet.
Binäre Salze
Binäre Salze: FeBr3 = Eisen(III)-bromid. Das elektronegativere Element steht rechts und erhält die Endung -id.
Hydroxide
Hydroxide: Cr(OH)2 = Chrom(II)-hydroxid.
Oxosäuren und Oxisalze
Oxosäuren: H2SO4 = Schwefelsäure.
Oxisalze: Fe2(SO4)3 = Eisen(III)-sulfat.
Laborpraxis
Thema 2: Erhaltung der Masse und Stöchiometrie
Gesetz von der Erhaltung der Masse: Bei jeder chemischen Reaktion bleibt die Gesamtmasse unverändert; die Summe der Massen der Edukte ist gleich der Summe der Massen der Produkte.
1. Praxis: Material und Substanzen
Material: drei Gläser, Pipette, Messzylinder, zwei Bechergläser, Trichter, Filterpapier, drei Bechergläser.
Substanzen: Bleinitrat Pb(NO3)2 und Kaliumiodid KI.
Gefahren: brandfördernd und schädlich.
- Herstellung von 20 ml einer Pb(NO3)2-Lösung mit der Konzentration 18 g/l: g/l = m(gelöst)/V(Lösung) → 18 = m(gelöst)/0,02 → m(gelöst) = 0,36 g.
- Herstellung von 40 ml einer KI-Lösung mit der Konzentration 9 g/l: g/l = m(gelöst)/V(Lösung) → 9 = m(gelöst)/0,04 → m(gelöst) = 0,36 g.
- Beide Lösungen mischen und beobachten, was passiert: Die Mischung wird gelb.
- Filter vorbereiten und wiegen: 1,83 g.
- Den Niederschlag abfiltrieren.
- Den Niederschlag trocknen lassen.
- Den trockenen Filter mit dem Niederschlag wiegen: 2,27 g. Masse des Niederschlags: 2,27 − 1,83 = 0,44 g.
Theoretische Berechnung
Reaktionsgleichung: Pb(NO3)2 + 2 KI → 2 KNO3 + PbI2
Stoffmenge Pb(NO3)2: n = m/M = 0,36 g / 331,2 g/mol = 0,0011 mol
Stoffmenge KI: n = m/M = 0,36 g / 166 g/mol = 0,0022 mol
Die Stoffmengen entsprechen dem stöchiometrischen Verhältnis 1:2, daher reagieren beide Edukte vollständig. Die theoretische Masse des Produkts PbI2 beträgt: m(PbI2) = 0,0011 mol × 461 g/mol = 0,507 g. Die experimentell erhaltene Masse ist geringer, da ein Teil des Niederschlags an der Gefäßwand haften bleibt.
Säure-Base-Reaktionen
Eigenschaften von Säuren und Basen
Säuren: Färbung von blauem Lackmuspapier nach Rot; Phenolphthalein bleibt farblos. Reaktion mit Carbonaten unter CO2-Entwicklung (Aufbrausen). Reaktion mit Metallen unter H2-Entwicklung. Sauerer Geschmack, ätzend. Säuren sind meist Oxosäuren oder Wasserstoffverbindungen; organische Säuren besitzen die COOH-Gruppe.
Basen: Färbung von rotem Lackmuspapier nach Blau; Phenolphthalein wird rosa. Basen reagieren mit Säuren und bilden Salze. Sie sind ätzend. Hydroxide und Ammoniak sind typische Basen.
Reagieren Säure und Base miteinander, heben sich ihre Eigenschaften auf.
Neutralisation
Säure: AH + H2O → A⁻ + H3O⁺
Base: BOH + H2O → B⁺ + OH⁻
Neutralisation: AH + BOH → BA + H2O (Säure + Base → Salz + Wasser)
pH = 7: neutral; pH > 7: basisch; pH < 7: sauer.
Titration
Ist die Konzentration einer HCl-Lösung unbekannt und soll mit einer Natriumhydroxid-Lösung (NaOH) bekannter Konzentration bestimmt werden, gilt die Reaktion: HCl + NaOH → NaCl + H2O
- Einige Tropfen Phenolphthalein zur Säure geben.
- NaOH in die Bürette füllen und tropfenweise zur Säure geben.
- Der Äquivalenzpunkt ist erreicht, wenn die Stoffmenge der Base gleich der Stoffmenge der Säure ist. Ein weiterer Tropfen Base färbt die Lösung rosa.
- Die Konzentration berechnen: c = n(HCl) / V(L).