Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Übungen für Chemie für Gymnasiale Oberstufe

Hess'sches Gesetz

Wenn eine Reaktion in mehreren realen oder theoretischen Stufen ablaufen kann, ist die Enthalpieänderung der Gesamtreaktion gleich der Summe der Enthalpien dieser Teilreaktionen.

Enthalpie-Diagramme und Aktivierungsenergie

Enthalpie-Diagramme stellen die Energien dar, die bei einer chemischen Reaktion gemäß der Theorie des aktivierten Komplexes im Spiel sind.

Der Aktivierte Komplex

Nach dieser Theorie entsteht, wenn sich die Reaktanden nähern, ein energiereicher Zwischenzustand von kurzer Dauer: der aktivierte Komplex. In diesen Diagrammen können wir die Aktivierungsenergie darstellen. Dies ist die Energie, die von den Molekülen der Reagenzien absorbiert werden muss, um den aktivierten Komplex zu bilden.

Eine langsame Reaktion...

Orbitale und Quantenzahlen

Orbital

Ein Orbital ist der Raumbereich um den Atomkern, in dem die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron einer bestimmten Energie zu finden, hoch ist.

Quantenzahlen

• n (Hauptquantenzahl): Nimmt ganzzahlige Werte (1, 2, 3, ...) an und bestimmt die Größe und Energie des Orbitals.
• l (Nebenquantenzahl oder Azimutalquantenzahl): Nimmt Werte von 0 bis n-1 an und steht im Zusammenhang mit dem Bahndrehimpuls und der Form des Orbitals (l=0: s-Orbital, l=1: p-Orbital, l=2: d-Orbital, l=3: f-Orbital).
• m_l (Magnetquantenzahl): Nimmt Werte von -l bis +l an (einschließlich 0) und steht im Zusammenhang mit der räumlichen Orientierung des Orbitals.
• m_s (Spinquantenzahl): Nimmt Werte von +½ und -½ an und steht im Zusammenhang mit dem Elektronenspin.

Katalysatoren: Definition und Wirkung

Ein Katalysator ist ein Stoff, der in einer chemischen Reaktion die Geschwindigkeit verändert, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Er ist an der Reaktion beteiligt, wird aber nicht durch sie verändert. Es gibt positive Katalysatoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen, und negative Katalysatoren, die sie verringern.

Erdöl: Zusammensetzung, Nutzung und Entstehung

Erdöl ist ein Gemisch aus organischen Stoffen, die flüssig, gasförmig oder auch als feste Lösung vorliegen und in erster Linie reich an Kohlenwasserstoffen sind. Es gibt einfache Kohlenwasserstoffe wie Methan, aber auch viel komplexere, die bis zu 40 Kohlenstoffatome enthalten können. Ebenso sind organische Verbindungen mit Sauerstoff,...

Eigenschaften des Periodensystems

Ionisierungsenergie: Die Energie, die wir einem isolierten Atom zuführen müssen, um ein externes Elektron zu extrahieren. Sie nimmt zu, wenn wir im Periodensystem in der Tabelle nach oben gehen, und sie erhöht sich, wenn wir uns nach rechts bewegen.

Elektronenaffinität: Energie, die wir aufwenden müssen, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen, das nicht das seine ist.

Elektronegativität: Zwei Atome teilen und vereinigen sich, aber nicht auf die gleiche Weise, so dass eines das andere anzieht. Sie kann definiert werden als "mehr oder weniger Kraft", mit der ein Atom die gemeinsamen Elektronen mit einem anderen Atom in einer Bindung anzieht, d. h. die größere oder geringere Tendenz, die gemeinsamen...

Säure-Base-Titration

Sowohl in industriellen Prozessen als auch im Labor ist es sehr häufig erforderlich, die Menge an Säure oder Base in einer Probe zu bestimmen. Die Säure-Base-Titration (auch Volumetrie genannt) ist eine Methode der chemischen Analyse, die die unbekannte Konzentration einer Säure- oder Basenlösung bestimmt. Diese Probelösung mit unbekannter Konzentration wird mit einer basischen oder sauren Lösung bekannter Konzentration, der sogenannten Standardlösung (Maßlösung), umgesetzt.

Das experimentelle Verfahren beinhaltet einen Erlenmeyerkolben mit einem bekannten Volumen der zu bestimmenden Lösung. Aus einer Bürette lassen wir tropfenweise die Standardlösung hinzulaufen, bis wir den sogenannten Äquivalenzpunkt erreichen....

Statische Bettextraktoren

Anwendungsbereiche

• Extraktion von Zucker aus Zuckerrüben
• Gewinnung von Koffein aus Kaffee
• Extraktion ätherischer Öle aus Kräutern
• Ölförderung
• Gewinnung von Pektin aus Früchten

Verwendete Lösungsmittel

Wasser, Hexan, Heptan, Äther, Chloroform, Benzol, Ethanol.

Typen von Statischen Bettextraktoren

Einfachkontakt-Extraktoren

Diese Extraktoren arbeiten diskontinuierlich und bestehen aus einem Tank mit doppeltem Boden. Der Feststoff wird auf dem Doppelboden platziert. Die Flüssigkeit wird über den Feststoff verteilt und fällt durch die Schwerkraft nach unten. Das Lösungsmittel mit dem gelösten Stoff wird extrahiert, entwässert und zurückgeführt. Diese Methode wird typischerweise im kleinen Maßstab eingesetzt.

Mehrfachkontakt-

Ionenbindung: Sie entsteht, wenn die Differenz der Elektronegativität zwischen den beteiligten Atomen größer oder gleich 1,7 ist. Dabei werden Elektronen vollständig übertragen, sodass positiv und negativ geladene Ionen entstehen, die sich durch elektrostatische Kräfte anziehen. Ionenverbindungen bilden ein Kristallgitter und besitzen typischerweise einen hohen Schmelz- und Siedepunkt. Im festen Zustand sind sie spröde und leiten den elektrischen Strom nicht; in der Schmelze oder in Lösung sind sie hingegen elektrisch leitfähig.

Kovalente Bindung: Sie wird gebildet, wenn Atome Elektronen gemeinsam nutzen. Liegt die Differenz der Elektronegativität zwischen 0 und 1,7, spricht man von einer polaren kovalenten Bindung. Ist die Differenz...

Alkalien (ns¹)

Die Anzahl der Oxidation ist +1.

Eigenschaften:

• Sie sind metallisch und reagieren schnell.
• Sie haben eine niedrige Ionisierungsenergie.
• Sie sind stark reduzierend.
• Sie oxidieren leicht in Wasser und an der Luft.
• Sie reagieren mit Wasser und bilden Hydroxide.

Erdalkalien (ns²)

Die Anzahl der Oxidation ist +2.

Eigenschaften:

• Sie sind metallische Elemente.
• Sie haben ein größeres Potential als die Alkalien.
• Sie kommen nicht frei vor, sondern bilden Verbindungen.
• Beryllium bildet kovalente Bindungen.
• Sie oxidieren an der Luft.
• Sie reagieren mit Wasser unter Abgabe von Wasserstoff und bilden Hydroxide.
• Viele Erdalkalimetallsalze sind in Wasser unlöslich.

Erdmetalle (ns²np¹)

Die Anzahl der Oxidation ist +3, bei Gallium, Indium und Thallium auch +1....

Wasserstoffsäuren

Methan CH₄, NH₃, Boran BH₃, Ammoniak, Phosphat, Phosphin PH₃, Silan SiH₄, SbH₃, Stibnit, H₂Te, selenihydrische Säure, Säure H₂S, telurihydrische Säure.

Phosphorsäure

H₃PO₄

Tetraoxophosphat(V) von Wasserstoff, tetraoxophosphorische Säure, Phosphorsäure(V) (Orthophosphorsäure)
P₂O₅ + 3 H₂O → H₆P₂O₈ – Vereinfachung → H₃PO₄

Phosphorige Säure

H₃PO₃: Trioxophosphat(III) von Wasserstoff, trioxophosphorische Säure, phosphorige Säure(III) (Orthophosphorige Säure)
P₂O₃ + 3 H₂O → H₆P₂O₆ – Vereinfachung → H₃PO₃

Metaphosphorsäuren

HPO₃: Trioxophosphat(V) von Wasserstoff, trioxophosphorische Säure, Metaphosphorsäure(V)
P₂O₅ + H₂O → H₂P₂O₆ – Vereinfachung → HPO₃

HPO₂: Dioxophosphat(III) von Wasserstoff, dioxophosphorische...

Arrhenius-Theorie der Säuren und Basen

Nach der Theorie von Arrhenius sind Säuren und Basen nur in wässriger Lösung definiert:

• Säure: Jeder Stoff, der in wässriger Lösung unter Bildung von Wasserstoff-Ionen (H⁺) dissoziiert.
• Base: Jeder Stoff, der in wässriger Lösung unter Bildung von Hydroxyl-Ionen (OH^-) dissoziiert.

Neutralisation nach Arrhenius

Die Neutralisation ist die vollständige Reaktion einer Säure und einer Base unter Bildung eines Salzes und Wassers.

HA + BOH → AB + H2O

Brønsted-Lowry-Theorie der Säuren und Basen

Nach der Theorie von Brønsted und Lowry, die die Konzepte von Säure und Base erweitert:

• Säure: Ist jede chemische Spezies (Molekül oder Ion), die fähig ist, ein H⁺-Ion an einen anderen Stoff abzugeben.
• Base: Ist