Grundlagen der Chemie: Wichtige Definitionen und Gesetze
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Chemische Reaktion: Definition
Eine chemische Reaktion ist eine Umwandlung von zwei oder mehr Ausgangsstoffen, genannt Reagenzien, die zu neuen Produkten führen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Produkte unterscheiden sich völlig von denen der Ausgangsstoffe.
Lavoisiers Gesetz der Massenerhaltung
In einer chemischen Reaktion ist die Gesamtmasse der Reagenzien gleich der Gesamtmasse der Produkte. Oder anders ausgedrückt: „In einer chemischen Reaktion wird Materie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt.“
Prousts Gesetz der konstanten Proportionen
Dieses experimentelle Gesetz besagt: „Elemente verbinden sich stets in einem konstanten Massenverhältnis, um eine bestimmte Verbindung zu bilden.“
Gay-Lussacs Gesetz der Gasvolumina
Dieses Gesetz umfasst zwei Hauptaussagen:
- (I) Gase reagieren bei gleichem Druck (P) und gleicher Temperatur (T) in einfachen Volumenverhältnissen miteinander. Diese Verhältnisse werden durch kleine ganze Zahlen ausgedrückt.
- (II) Das Volumen des bei der Reaktion entstehenden Gases steht bei gleichem P und T in einem einfachen Verhältnis zu den Volumina der reagierenden Gase.
Avogadros Hypothese und ihre Bedeutung
Avogadro etablierte den Unterschied zwischen Atom und Molekül, der bis dahin unklar war. Seine Hypothese wurde von Dalton und seinen Anhängern, die alle Elemente als einatomig betrachteten, zunächst nicht akzeptiert. Avogadro versuchte, die Gesetze von Gay-Lussac zu erklären, basierend auf zwei Hypothesen:
- (I) Gleiche Volumina verschiedener Gase enthalten unter gleichen Druck- (P) und Temperaturbedingungen (T) die gleiche Anzahl von Molekülen.
- (II) Gasförmige Elemente bestehen aus zweiatomigen Molekülen, deren Atome im Verlauf einer chemischen Reaktion getrennt werden können.
Atommasse: Definition und Einheit
Die Atommasse ist die Masse eines Atoms, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten (u). Eine atomare Masseneinheit ist definiert als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Isotops.
Molekülmasse: Berechnung und Einheit
Die Molekülmasse ist die Masse eines Moleküls, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten (u). Sie wird berechnet, indem die Atommassen aller Atome, die das Molekül bilden, summiert werden.
Mol: Definition für Elemente
Ein Mol eines Elements ist die Menge dieses Elements in Gramm, die numerisch seiner Atommasse entspricht.
Mol: Definition für Verbindungen
Ein Mol einer Verbindung ist die Menge dieser Verbindung in Gramm, die numerisch ihrer Molekülmasse entspricht.
Avogadro-Konstante: Wert und Bedeutung
Die Avogadro-Konstante (NA) ist die Anzahl der Atome in einem Mol eines Elements oder die Anzahl der Moleküle in einem Mol einer Verbindung. Ihr Wert beträgt ca. 6,023 x 1023.
Allgemeine Gasgleichung: Boyle und Gay-Lussac
Diese Gleichung ist eine Kombination aus dem Gesetz von Boyle und den Gesetzen von Gay-Lussac (Charles' Gesetz). Sie besagt, dass für eine gegebene Gasmasse das Produkt aus Druck (P) und Volumen (V), geteilt durch die absolute Temperatur (T in Kelvin), konstant ist (PV/T = konstant).
Idealgasgleichung: Boyle, Charles, Avogadro
Die Idealgasgleichung ist eine Kombination aus dem Gesetz von Boyle, dem Gesetz von Charles und dem Gesetz von Avogadro. Sie wird oft als PV = nRT dargestellt, wobei n die Stoffmenge und R die universelle Gaskonstante ist.
Molares Standardvolumen von Gasen
Ein Mol eines Gases nimmt unter Standardbedingungen (1 atm Druck, 0 °C Temperatur) ein fixes Volumen von 22,4 Litern ein.
Elementaranalyse: Prozentuale Zusammensetzung
Die Elementaranalyse (oder prozentuale Zusammensetzung) dient dazu, den prozentualen Anteil jedes Elements in einer Verbindung zu bestimmen.
Summenformel (Empirische Formel)
Die Summenformel (auch Empirische Formel genannt) gibt das einfachste ganzzahlige Verhältnis der Atome in einer Verbindung an.
Molekularformel: Tatsächliche Atomanzahl
Die Molekularformel zeigt die tatsächliche Anzahl der Atome jedes Elements in einem Molekül einer Verbindung an.
Kation: Positiv geladenes Ion
Ein Kation ist ein positiv geladenes Ion, das Elektronen verloren hat.
Ion: Geladenes Teilchen
Ein Ion ist ein geladenes Teilchen, das aus einem Atom oder einer Gruppe von Atomen besteht, die Elektronen gewonnen oder verloren haben.
Ordnungszahl (Z): Protonen im Kern
Die Ordnungszahl (Z) ist eine positive ganze Zahl, die der Gesamtzahl der Protonen im Atomkern entspricht. Sie wird durch den Buchstaben Z dargestellt.
Massenzahl (A): Protonen und Neutronen
Die Massenzahl (A) ist die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen im Atomkern. Sie wird durch den Buchstaben A dargestellt.