Grundlagen der Chemie: Atome, Formeln und Verbindungen

Einführung in chemische Verbindungen und Formeln

Beispiele für chemische Stoffe:

• MgO: Magnesiumoxid
• Fe-H: Eisenhydrid
• HBr: Bromwasserstoffsäure (Bromid)
• NaCl: Natriumchlorid (Chlorid)
• Ca(OH)₂: Calciumhydroxid
• HNO₂: Salpetrige Säure (Dioxonitrat(III) von Wasserstoff)
• N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃: Reaktion zu Salpetersäure
• HNO₃: Berechnung der Molmasse: 1 + 14 + (3 × 16) = 63 u

Die Entwicklung der Atommodelle

• Dalton-Modell: Das Atom wurde als kleine, unteilbare Kugel betrachtet, die nicht in weitere Teilchen zerlegt werden konnte.
• Thomson-Modell: Ein Gemisch, das aus Protonen und Elektronen besteht (Rosinenkuchenmodell).
• Rutherford-Modell: Gestützt auf Experimente nahm er an, dass das Atom aus einem Kern besteht, in dem die Masse konzentriert ist, und einer hohlen Hülle, in der sich die Elektronen befinden.
• Bohr-Modell: Elektronen kreisen auf bestimmten, festgelegten Bahnen um den Kern.

Chemische Formulierung und Nomenklatur

Regeln der Formulierung

Wie lassen sich chemische Verbindungen schreiben? Metalle stehen in der Formel meist links, entsprechend ihrer Position im Periodensystem.

Systematische Nomenklatur

Die Namensgebung chemischer Verbindungen folgt einer systematischen Nomenklatur. Dabei geben griechische Zahlwörter die Anzahl der Atome an: 2 di, 3 tri, 4 tetra, 5 penta, 6 hexa, 7 hepta, 8 octa, 9 nona, 10 deca.

Verbindungen sind Stoffe, die aus zwei oder mehr verschiedenen Elementen zusammengesetzt sind.

Klassen von Verbindungen

• Oxide: Verbindungen aus Sauerstoff und einem anderen Element.
• Hydride: Gebildet aus einem Element und Wasserstoff. Man unterscheidet Metall-Hydride (Metall und Wasserstoff) und Nichtmetall-Hydride (Wasserstoff und ein Nichtmetall).
• Binäre Salze: Eine Verbindung aus einem Metall und einem Nichtmetall.
• Hydroxide: Diese werden auch als Basen bezeichnet. Sie schmecken bitter, fühlen sich in Wasser seifig an und riechen teils nach Bleichmittel. Es sind ternäre Verbindungen, die aus Metall, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, wobei die letzten beiden die Hydroxid-Gruppe bilden.
• Säuren: Bestehend aus Wasserstoff, einem Nichtmetall und oft Sauerstoff. Sie sind ätzend, wirken hygroskopisch (wasseranziehend) und können Verbrennungen verursachen. Sie reagieren mit Hydroxiden und neutralisieren deren Wirkung. Säuren entstehen oft durch die Reaktion von Nichtmetalloxiden mit Wasser.

Molekulare Masse und chemische Reaktionen

Berechnung der molekularen Masse

Die molekulare Masse ist die Masse eines Moleküls. Sie wird durch die Addition der Atommassen aller enthaltenen Atome berechnet. Beispiel H₂SO₄: (2 × 1) + 32 + (4 × 16) = 98 u.

Definition der chemischen Reaktion

Eine chemische Reaktion ist die Umwandlung von Substanzen. Die Ausgangsstoffe werden als Edukte (Reaktanden) bezeichnet, während die neu entstehenden Stoffe als Produkte hervorgehen.