Chemie

Arten von Atommodellen

Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr

Dalton Atommodell

• alles besteht aus winzigen, kugelförmigen Partikel -> Atom

• alle Atome sind ident, Elemente unterscheiden sich durch Masse und Größe

• Atome sind unteilbar, können nicht erschaffen oder zerstört werden

• Chemische Reaktionen sind Neuverknüpfungen von Atomen

Thomsons Atommodell

Atome sind keine homogene Kugeln, haben winzig negativ geladene Elektronen, in homogene, positiv geladene Atommatrix → Rosinenkuchenmodell

Rutherfordscher Streuversuch

• Atom besteht aus positiven Kern und negative Elektronenhüle

• Großteil der Masse befindet sich im Atomkern

• Elektronen kreisen auf einer Schale um den Atomkern

• Atomkerndurchmesser ist winzig im Vergleich zum mittleren Abstand der Atomkerne

Bohrsches Atommodell

• jedes Element = eigene Atomsorte

• Arten von Atomsorten = Anzahl der Elementen

• Atomsorten unterscheiden sich in Masse und Größe

• Atome können nicht gespalten werden

• 99,9% der Masse ist im Atomkern

• Atomkern besteht aus positiven Atomkern

• Elektronen kreisen auf erlaubten Bahnen mit unterschiedlichen Radien um Atomkern

• Bewegung der Elektronen erfolgt gegen Gesetzte der Elektrodynamik strahlungsfrei

• Quantensprünge von Elektronen nur zwischen Bahnen unter Energieaufnahme und -abgabe

• Atom nach außen neutral geladen -> Elektron negativ, Proton positiv

Massenzahl

Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern

Ordnungszahl

Anzahl der Protonen im Kern

Isotop

verschiedene Variante von Atomen eines Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl

Isotop Beispiel

35-17-Cl → 17 Protonen + 18 Neutronen

Agregatszustände

Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase

Form und Volumen Gase

kein festes Volumen, füllen zur Verfügung stehenden Rau homogen aus

Form und Volumen Flüssigkeiten

festes Volumen, passen sich einer Form an, füllen diese aber nicht aus

Form und Volumen Feststoffe

festes Volumen und definierte Form, passen sich einer äußeren Form nicht an

Teilchenabstand Gase

groß

Teilchenabstand Flüssigkeiten

sehr viel kleiner als bei Gasen, jedoch größer als bei Feststoffen

Teilchenabstand Feststoffe

Teilchen weisen oft eine dichte Kugelpackung auf

Beweglichkeit der Moleküle Gase

frei beweglich

Beweglichkeit der Moleküle Flüssigkeiten

nicht ortsgebunden, tauschen Positionen aus

Beweglichkeit der Moleküle Feststoffe

ortsgebunden, schwingen um ihren Ruhepunkt

kinetische Energie Gase

hoch (350 m/s)

kinetische Energie Flüssigkeiten

mittel

kinetische Energie Feststoffe

gering

Phasenübergang von Gas auf Flüssigkeit

kondensieren

Phasenübergang von Flüssigkeit auf Festkörper

erstarren

Phasenübergang von Festkörper auf Flüssigkeit

schmelzen

Phasenübergang von Flüssigkeit auf Gase

verdunsten

Phasenübergang von Festkörper auf Gase

Sublimieren

Phasenübergang von Gase auf Festkörper

Resublimieren

Reinstoff

Element und Verbindung

Stoffgemisch

homogenes Gemisch und heterogenes Gemisch

Emulsion

heterogenes Gemisch zweier nicht ineinander löslicher Flüssigkeiten

Gasgemisch

Homogenes Gemisch zweier Gase z.B. Luft → 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 1% Argon, 0,04% CO₂

Gemenge

heterogenes Gemisch von Feststoffen

Legierung

homogener metallischer Werkstoff, der aus mehreren Metallkomponenten besteht, z.B. Bronze → Kupfer und Zinn

Lösungen

homogene Stoffgemische, die aus einem flüssigen Lösemittel und darin gelöstem Feststoff, Gas oder Flüssigkeiten besteht

Nebel

heterogenes Gemisch fein verteilter Flüssigkeitströpfchen in der Luft

Rauch

heterogenes Gemisch fein verteilter Feststoffteilchen in der Luft

Schaum

fein verteilte Gasblasen, die von flüssigen oder festen Wänden eingeschlossen sind

Suspension

heterogenes Gemisch aus einer Flüssigkeitsmatrix und fein verteiltem Feststoff

Destillation Verfahren

Thermisch

Destillation Trennparameter

Siedepunkt, Dampfdruck

Sublimation Verfahren

Thermisch

Sublimation Trennparameter

Sublimationstemperatur, Dampfdruck

Extraktion Verfahren

Thermisch

Extraktion Trennparameter

Löslichkeit, Verteilungsgewicht

Sedimentation Verfahren

Mechanisch

Sedimentation Trennparameter

Dichteunterschied, Schwerkraft

Zentrifugation Verfahren

Mechanisch

Zentrifugation

Dichteunterschied, Zentrifugalkraft

Filtration Verfahren

Mechanisch

Filtration Trennparameter

Porengröße, Patrikelgröße

Sieben Verfahren

Mechanisch

Sieben Trennparameter

Korngröße, Maschenweite

Windsichten Verfahren

Mechanisch

Windsichten Trennparameter

Dichte, Partikelgröße

Umkehrosmose Verfahren

Mechanisch

Umkehrosmose Trennparameter

Molekülgröße, osmotischer Druck

Flotation Verfahren

Mechanisch

Flotation Trennparameter

Oberflächenbenetzbarkeit mit Wasser bzw. Luftblasen

Ionenaustausch Verfahren

Chemisch

Ionenaustausch Trennparameter

elektrostatische Wechselwirkung

Stoffgemische Definition

Stoff, der aus mindestens zwei Reinstoffen besteht

Trennverfahren Definition

Prozess zur Auftrennung von Gemischen, die aus zwei oder mehr Stoffen bestehen

Periodensystem Aufbau

Periodenzahl = Anzahl der Schalen → Zeilen, Gruppenzahl = Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale → Spalten

Ionisierungsenergie Definition

Minimalenergie, die aufgebracht werden muss, um einem neutralen Atom ein Elektron zu entreißen

Elektronegativität

relatives Maß für die Anziehungskraft, die ein Atom auf bindende Elektronenpaare ausübt

Arten von chemischen Bindungen

Ionenbindung, kovalente Bindung, Metallbindung

Ionenbindung

Elektronenübergang von Metallatom auf Nichtmetallatom, Natrium überträgt Elektron auf Chlor → Natrium ist einfach positiv geladen, Chlor ist einfach negativ geladen,

Ionenbindung - Elektronenübertragung

Kation → Elektronenspender, Anion → Elektronenaufnahme

Was entsteht bei Ionenbindung?

Salze

Kovalente Bindung

Nichtmetallatome teilen sich Elektronenpaare, Valenzschalen überlappen sich und beide Atome jeweils ein Elektron für ein gemeinsames Elektronenpaar zur Verfügung stellen

Was entsteht bei einer Kovalenten Bindung?

Moleküle

Metallbindung

Bindung zwischen Metallen, Abgabe der Valenzelektronen in den freien Raum des Metallgitters, freies Elektronengas stabilisiert Gitter von “Metallatomrümpfen”

unpolare Bindung

die Bindungselektronen werden von beiden Atomen gleich oder nahezu gleich angezogen

polare Bindung

prinizpiell jede Paarung zwischen Atomen, die unterschiedliche Elemente sind, chemische Bindungen, bei denen die beteiligten Atome infolge ihrer unterschiedlichen Elektronegativität Teilladungen tragen

1 mol

6,02 × 10 ²³

Stoffmenge Formel

n=m/M

Stoffmenge

Stoffmenge= Masse g / molare Masse mol

Säuren bestehen aus

Wasserstoff-Kation(en) und Säurerest-Anion(en)

Laugen bestehen aus

Metall-Kation(en) und Hydroxid-Anion(en)

Säuren nach Arrhenius

Sauer schmeckende H-Verbindung, die in wässriger Lösung in Proton und Säurerest dissoziiert: HA → H⁺ + A^-

Basen nach Arrhenius

Seifig schmeckende Hydroxidverbindung, die in Hydroxidion und Metallkation dissoziiert: MOH → M⁺ + OH^-

Säuren nach Brönsted

Säuren sind Protonendonator, HA + H₂O → H₃O⁺ + A^-

Basen nach Brönsted

Basen sind Protonenakzeptor, B + H₂O → BH⁺ + OH^-, Brönsted- Säuren und Basen können Neutralmoleküle oder Ionen sein

Säuren nach Lewis

Säuren sind Elektronenpaarakzeptor, Oxidationsmittel, Elektrophil

Basen nach Lewis

Basen sind Elektronenpaardonator, Reduktionsmittel, Nukleophil

Harte Säuren/Basen nach Pearson

schwer polarisierbar, mehr ionisch

weiche Säuren/Basen nach Pearson

leicht polarisierbar, mehr kovalent

Säuren nach Pearson

Hart: kleine, hoch geladene Kationen mit Edelgasschale; oxidisch vorkommende Elemente
Weich: große, niedrig geladene Kationen mit freien Elektronen; sulfidisch vorkommende Elemente

Basen nach Pearson

Hart: kleine, elektronegative Anionen; Bindung nach hochoxidierte Zentralatome
Weich: große Anionen; Bindungen an niedrig oxidierte Zentralatome

Salzsäure

HCl

Salzsäure Endung

-chlorid

Schwefelsäure 

H₂SO₄

Schwefelsäure Endung

-sulfat

Salpetersäure

HNO₃

Salpetersäure Endung

-nitrat

Phosphorsäure

H₃PO₄

Phosphorsäure Endung

-phosphat

Kohlensäure

H₂CO₃

Kohlensäure Endung

-carbonat