Zusammenfassung: Chemische Grundlagen und Prozesse

Chemische Gleichgewichte

Ein Katalysator beschleunigt sowohl die Hin- als auch die Rückreaktion, ändert jedoch nicht die Lage des Gleichgewichts (K_c bleibt konstant). Nach dem Prinzip von Le Chatelier verschiebt sich das Gleichgewicht bei Temperaturänderungen: Bei Temperaturerhöhung in Richtung der endothermen Reaktion, bei Temperaturerniedrigung in Richtung der exothermen Reaktion.

Säuren und Basen

• Arrhenius-Theorie: Nicht alle Basen (z. B. NH₃) enthalten OH-Ionen.
• Ionenprodukt des Wassers: Produkt aus der Konzentration von H⁺ und OH^- bei konstanter Temperatur.
• Amphotere Substanzen: Können je nach Medium als Säure oder Base reagieren.
• Binäre Säuren: Je stärker die Bindung, desto schwächer die Säure.
• Puffersysteme: Kombination aus schwacher Säure/Base und deren Salz; widerstehen pH-Änderungen bei Zugabe kleiner Mengen starker Säuren oder Basen.

Löslichkeit

• Die Löslichkeit von NaCl sinkt in Gegenwart von AgCl.
• Das Löslichkeitsprodukt ist dimensionslos.
• Die Sättigungskonzentration gibt die maximale Menge eines gelösten Salzes bei gegebener Temperatur an.
• Geringe Löslichkeit von Hydroxiden beeinflusst den pH-Wert.
• Stabilitätskonstanten beschreiben die Bildung von Komplexionen.

Redoxreaktionen

• Bezugspotentiale dienen zur Bestimmung unbekannter Elektrodenpotentiale.
• Die Nernst-Gleichung berechnet das Potential in Abhängigkeit von der Konzentration.
• Spontane Reaktionen erfordern ein positives Gesamtpotential.
• Ein Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf (z. B. Dichromat zu Chrom(III) unter Aufnahme von 3e^-).
• Das Äquivalentgewicht hängt von der Anzahl der übertragenen Elektronen ab.

Kinetik

• Die Halbwertszeit ist nicht immer unabhängig von der Anfangskonzentration.
• Die Arrhenius-Gleichung beschreibt die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstante.
• Die Reaktionsordnung entspricht nicht immer den stöchiometrischen Koeffizienten.
• Einheit der Geschwindigkeitskonstante zweiter Ordnung: [M^-1s^-1].

Verfahrenstechnik

• Destillation: Trennung aufgrund unterschiedlicher Flüchtigkeit.
• Extraktion: Stofftrennung durch Lösungsmittel.
• Umkehrosmose: Erfordert semipermeable Membranen.
• Elektrodialyse: Stofftransport durch elektrische Felder.

Metallurgie

• Röstung: Überführung von Hydroxiden in Oxide.
• Aufbereitung: Zerkleinerung, Waschen, Auslaugung und Fällung.
• Flotation: Trennung von Erz und Gangart durch Schaumbildung.
• Legierungen: Bronze besteht aus Cu, Sn und Zn; Edelstahl enthält Cr und Mn.

Anorganische Industrie

• Kontaktverfahren: Absorption von SO₃ in Schwefelsäure.
• Haber-Bosch-Verfahren: Ammoniaksynthese unter hohem Druck und niedriger Temperatur.
• Bauxit: Hauptquelle für Aluminiumhydroxid.