Grundlagen der Chemie: Atome, Mol und Gasgesetze

Grundbegriffe der Chemie

Atom: Kleinster Bestandteil eines Stoffes, der seine chemischen Eigenschaften behält. Atome bestehen aus kleineren Teilchen, die bei allen chemischen Elementen gleich sind.

Ordnungszahl (Z): Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms. Sie entspricht der Anzahl der Elektronen, da das Atom neutral ist.

Massenzahl (A): Gesamtzahl der Teilchen, die den Kern bilden (Anzahl Protonen + Anzahl Neutronen).

Isotope: Varianten von Atomen desselben Elements (gleiche Z), die sich in der Anzahl der Neutronen (unterschiedliche A) unterscheiden.

Mol und Stoffmenge

Mol: Die Stoffmenge, die 6,022 × 10²³ Teilchen enthält. Diese Zahl wird als Avogadro-Zahl bezeichnet.

Formeln

Empirische Formel: Gibt das einfachste Verhältnis der Atome der Elemente an, aus denen das Molekül besteht.

Molekularformel: Gibt die tatsächliche Anzahl der Atome jedes Elements im Molekül an. Die Molekularformel ist ein Vielfaches der Summenformel.

Gase und chemische Reaktionen

Allgemeines Gesetz der idealen Gase

• Konstante Temperatur (T = const.): p₁ · V₁ = p₂ · V₂ (Gesetz von Boyle-Mariotte)
• Konstanter Druck (p = const.): V / T = V₁ / T₁ (Gesetz von Gay-Lussac)
• Konstantes Volumen (V = const.): p / T = p₁ / T₁

Allgemeine Gasgleichung: p · V = (m / M) · R · T

Dabei gilt: m = Masse des Gases (g), M = Molekulargewicht des Gases (g/mol).

Chemische Reaktion

Chemische Reaktion: Ein Prozess, bei dem ein oder mehrere Stoffe (Reaktionspartner) in einen oder mehrere andere Stoffe mit neuen, charakteristischen Eigenschaften (Produkte) umgewandelt werden.

Gesetz von der Erhaltung der Masse: Die Gesamtmasse der Reaktanden ist gleich der Gesamtmasse der Produkte.

Begrenzendes Reagenz: Das begrenzende Reagenz ist derjenige Reaktionspartner, der zuerst vollständig verbraucht wird und somit die maximale Produktmenge bestimmt. Die anderen Reaktionspartner sind nicht vollständig verbraucht.

Spektren und Atomstruktur

Spektrum: Eine Menge elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen. Es kann kontinuierlich sein (alle Strahlungen zwischen zwei Extremwerten, die allmählich ineinander übergehen) oder diskontinuierlich (enthält nur bestimmte Wellenlängen in Form von Linien).

• Emissionsspektrum: Wird von einer Strahlungsquelle ausgesendet.
• Absorptionsspektrum: Das Spektrum der Strahlungsquelle durchläuft einen Stoff, der bestimmte Wellenlängen absorbiert. Die entsprechenden Linien verschwinden aus dem Spektrum.

Orbital: Der Bereich um den Atomkern, in dem die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron anzutreffen, hoch ist.