Chemische Grundlagen: Atommodelle, Gesetze und Kinetische Gastheorie

Grundlegende Konzepte der Chemie und Physik

Dieses Dokument fasst zentrale Hypothesen und Gesetze zusammen, die das Fundament unseres Verständnisses von Materie und Gasen bilden.

Daltons Atomhypothese

• Einfache Stoffe, die aus einem einzigen Element bestehen, werden durch einen einzigen Typ von winzigen, unteilbaren Teilchen, den Atomen, gebildet.
• Alle Atome eines chemischen Elements sind in Masse und anderen Eigenschaften identisch.
• Atome verschiedener chemischer Elemente haben unterschiedliche Massen.
• Verbindungen werden gebildet, indem Atome verschiedener Elemente miteinander verknüpft werden, um Moleküle zu bilden.

Gesetz zur Erhaltung der Masse (Lavoisier)

Die Masse der Produkte einer chemischen Reaktion ist immer gleich der Masse der reagierenden Edukte.

Gesetz der konstanten Proportionen (Proust)

Die Elemente, die eine Verbindung bilden, kombinieren sich immer in einem konstanten Massenverhältnis.

Avogadros Hypothese

Das Volumen eines Gases ist direkt proportional zur Anzahl der enthaltenen Moleküle, unabhängig von deren Größe.

Definition von Mol und Atomarer Masseneinheit

• Ein Mol ist die Stoffmenge, die so viele Teilchen (Elementarteilchen) enthält, wie Atome in 12 g des Kohlenstoff-12-Isotops enthalten sind.
• Die atomare Masseneinheit (u) ist definiert als ein Zwölftel der Masse eines Atoms des Kohlenstoff-12-Isotops, das als Bezugsmasse zur Definition der relativen Atommassen gewählt wurde.

Grundlagen der Kinetischen Gastheorie

Die kinetische Gastheorie beschreibt das Verhalten von Gasen basierend auf der Bewegung ihrer Moleküle.

• Gasmoleküle sind sehr klein und weit voneinander entfernt. Der Großteil des von einem Gas eingenommenen Volumens ist leerer Raum.
• Gasmoleküle befinden sich in ständiger, zufälliger Bewegung. Alle Bewegungsrichtungen sind gleich wahrscheinlich. Moleküle mit geringerer Masse bewegen sich im Durchschnitt schneller als jene mit größerer Masse.
• Die Moleküle kollidieren mit den Wänden des Behälters. Kollisionen mit den Wänden sind die Ursache für den Gasdruck.
• Wenn sie kollidieren, verlieren die Moleküle keine kinetische Energie, d.h., die Kollisionen sind vollkommen elastisch.
• Die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle und ihre mittlere kinetische Energie nehmen mit zunehmender Temperatur zu.
• Die mittlere kinetische Energie der Moleküle hängt nur von der Temperatur ab.
• Die Moleküle üben untereinander keine anziehenden oder abstoßenden Kräfte aus, außer während des Kollisionsprozesses. Zwischen Kollisionen bewegen sie sich in einer geraden Linie.