Grundlagen der Chemie: Mol, Reaktionstypen und Stöchiometrie

Einführung in die Chemie: Mol und Reaktionen

Das Mol ist die Einheit der Stoffmenge. Sie basiert auf der Avogadro-Konstante, welche die Anzahl der Teilchen (Atome, Moleküle oder Ionen) in einer bestimmten Stoffmenge angibt.

Formel: Mol · 6,022 · 10²³ =

Klassische Reaktionstypen

Die Neuordnung von Atomen erfolgt durch verschiedene Reaktionstypen:

• 1) Synthesereaktion: Zwei oder mehr Stoffe verbinden sich zu einem neuen Stoff.
  2 + → 2

• 2) Zersetzungsreaktion: Ein Stoff wird in seine Bestandteile zerlegt (Gegenteil der Synthese).
  →

• 3) Verdrängungsreaktion (Substitution): Ein reaktiveres Element verdrängt ein anderes aus einer Verbindung.
  2Al + 6 HCl → 2

• 4) Doppelte Umsetzung (Metathese): Die Bindungspartner zweier Stoffe werden gegenseitig ausgetauscht.
  →

Einteilung nach Reaktionsmechanismus

Säure-Base-Reaktionen

• Säuren: Können binär oder ternär sein und geben in wässriger Lösung Wasserstoff-Ionen (H⁺) ab. Beispiele sind Zitronensäure oder Salzsäure (HCl).
• Basen (Hydroxide): Lösen sich in Wasser auf und bilden dabei Hydroxid-Ionen. Beispiel: NaOH → (unter Bildung von ).
• Neutralisation: Wenn eine Säure und eine Base miteinander reagieren, entstehen ein Salz und Wasser.
  Beispiel: HBr + LiOH → LiBr + O

Der pH-Wert

Der pH-Wert gibt die Konzentration an Wasserstoffionen in einer Lösung an. In einem Liter Wasser befinden sich und H O . Der pH-Wert ist definiert als pH = -log und ist bei neutralem Wasser gleich 7.

Fällungsreaktionen

Zwei Lösungen werden gemischt, wobei ein unlöslicher Feststoff (Niederschlag) entsteht.

Zustandsformen: s (solid / fest), l (liquid / flüssig), g (gasförmig), aq (aqueous / in Wasser gelöst).

Redoxreaktionen

Reaktionen, bei denen ein Element Elektronen abgibt (Oxidation) und ein anderes Element Elektronen aufnimmt (Reduktion).

Beispiel: Sn + 2 HCl →

Sn: Gibt Elektronen ab (Oxidation). / H: Nimmt Elektronen auf (Reduktion).

Verbrennungsreaktionen

Die Reaktion eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff, bei der meist Kohlenstoffdioxid ( ) und Wasser freigesetzt werden.

Stöchiometrische Berechnungen

1. Massenberechnung: Berechnung über die Formel m = n · M (unter Normalbedingungen bei 0 °C und 760 mmHg).
2. Volumenberechnung:
   • Unter Normalbedingungen (b.N.): 1 Mol eines idealen Gases nimmt ein Volumen von 22,4 Litern ein.
   • Unter Nicht-Normalbedingungen (E.Z.N.): Anwendung der allgemeinen Gasgleichung:

Thermodynamik chemischer Reaktionen

• Endotherme Reaktion: Energie wird in Form von Wärme aus der Umgebung aufgenommen. Der Wärmestrom fließt in das System, weshalb die Reaktionsenthalpie positiv ist.
• Exotherme Reaktion: Energie wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Der Wärmestrom fließt aus dem System, weshalb die Reaktionsenthalpie negativ ist.
• Reaktionsenthalpie ( ): Die Wärmemenge, die bei konstantem Druck während einer chemischen Reaktion aufgenommen oder abgegeben wird.