Grundlagen der Chemie: Reaktionen und Stoffeigenschaften

Chemische Reaktionen

Eine chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem ein oder mehrere Stoffe in einen oder mehrere andere Stoffe umgewandelt werden. Dabei findet eine Reorganisation der Reaktionspartner statt, um Produkte zu bilden.

Gesetz der Massenerhaltung

Bei allen chemischen Reaktionen ist die Masse der Ausgangsstoffe gleich der Masse der entstehenden Substanzen.

Gesetz der konstanten Proportionen

Wenn sich zwei oder mehr Elemente zu einer Verbindung verbinden, ist das Verhältnis zwischen ihren Massen konstant.

Reaktionsgeschwindigkeit

Die Reaktionsgeschwindigkeit beschreibt die Änderung der Konzentration der Edukte und Produkte über die Zeit. Sie hängt von folgenden Faktoren ab:

• Art der Reaktionspartner
• Oberflächenkontakt
• Konzentration der Reagenzien
• Temperatur
• Katalysatoren

Spezielle Reaktionsarten

• Neutralisation: Eine Reaktion, bei der eine Säure mit einer Base zu Salz und Wasser reagiert.
• Verbrennung (Combustion): Eine rasche Oxidation unter Freisetzung von Wärme und Licht. Der Stoff, der brennt, ist der Brennstoff; die Substanz, die die Verbrennung unterhält, ist das Oxidationsmittel.
• Energieumsatz: Exotherme Reaktionen setzen Wärme frei, endotherme Reaktionen absorbieren Wärme.

Aktivierter Komplex und Aktivierungsenergie

Der aktivierte Komplex ist ein Zustand zwischen Edukten und Produkten, in dem einige Bindungen brechen und andere neu gebildet werden. Die Aktivierungsenergie ist die benötigte Energie, um den Übergang zum aktivierten Komplex zu erreichen.

Eigenschaften von Verbindungen

Ionische Verbindungen

• Kristalline Feststoffe bei Raumtemperatur mit hohem Siedepunkt.
• Lösen sich in Wasser, da das Gitter aufgebrochen wird und die Ionen frei beweglich sind.
• In gelöstem Zustand sind sie elektrische Leiter, da die Ionen zu entgegengesetzt geladenen Elektroden wandern können.
• Sie sind spröde.

Metalle

• Reflektieren Licht (metallischer Glanz).
• Gute elektrische Leiter, dehnbar und verformbar.
• Bei Raumtemperatur fest (außer Quecksilber).
• Schmelz- und Siedepunkte variieren: Alkalimetalle sind weich, Übergangsmetalle sind meist sehr hart.

Kovalente Verbindungen

• Niedrige Schmelz- und Siedepunkte, da die Moleküle unabhängig sind und die zwischenmolekularen Kräfte schwach sind.
• Geringe Dichten, da die unabhängigen Moleküle viel Volumen einnehmen.
• Keine oder nur sehr geringe elektrische Leitfähigkeit.

Atomare Grundlagen

Kovalenz

Die Anzahl der kovalenten Bindungen, die ein Element eingehen kann, entspricht der Anzahl der ungepaarten Elektronen des Atoms.

Polare kovalente Bindung

Eine Bindung, bei der ein Atom die Elektronen stärker anzieht als das andere.

Spektrum

Ein Spektrum ist eine fotografische Aufnahme der Energie von Teilchen.

Ordnungszahl und Massenzahl

• Ordnungszahl: Die Anzahl der Protonen in einem Atom.
• Isotope: Atome desselben Elements, die die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen besitzen (daher unterschiedliche Massenzahl).
• Massenzahl: Die Summe aus Protonen und Neutronen.