Chemie LK Abitur Zusammenfassung

Flashcards für die Chemie LK Abitur Zusammenfassung

Alkalimetalle (I. Hauptgruppe)

Sehr reaktionsfreudige, weiche Leichtmetalle mit niedrigen Schmelztemperaturen, die heftig mit Wasser reagieren und Alkalimetallhydroxide und Wasserstoffgas bilden.

Erdalkalimetalle (II. Hauptgruppe)

Weniger reaktionsfreudig als Alkalimetalle, Leichtmetalle mit mittlerer Härte und charakteristischen Flammenfärbungen.

Halogene (VII. Hauptgruppe)

Reaktionsfreudige Nichtmetalle, Fluor und Chlor sind bei Raumtemperatur gasförmig, Brom ist flüssig, Iod ist fest, Elemente bestehen aus zweiatomigen Molekülen und bilden mit Metallen Salze.

Edelgase (VIII. Hauptgruppe)

Kommen nur als einzelne Atome vor und sind sehr reaktionsträge.

Van-der-Waals-Wechselwirkung

Durch zufällige Elektronenverschiebungen entstehen temporäre Dipole → Induzieren weitere Dipole in Nachbar-Molekülen → Dipole ziehen sich gegenseitig an. Wechselwirkungen nehmen mit wachsender Elektronenzahl in Molekülen zu. Insgesamt sehr schwach.

Dipol-Dipol-Wechselwirkung

Entstehung eines permanenten Dipols bei Elektronenpaarbindungen mit unterschiedlichen Elektronegativitäten → Dipole innerhalb eines Moleküls addieren sich Die Dipole ziehen sich gegenseitig an→ Zwischen den Molekülen wirken Dipol-Dipol-Wechselwirkungen Schwächer als Wasserstoffbrücken.

Wasserstoffbrücken

Voraussetzung: Molekül mit einer polaren Elektronenpaarbindung zu einem H-Atom, freies Elektronenpaar am Nachbar-Molekül Ausbildung einer H-Brücke zwischen dem positiv polarisierten H-Atom und dem freien Elektronenpaar Stärker als Dipol-Dipol-Wechselwirkung, schwächer als Elektronenpaarbindungen

Sauerstoff (O2)

Gasprobe wird in einem Reagenzglas aufgefangen, ein glimmender Holzspan wird in das Reagenzglas gehalten (Glimmspanprobe) → Holzspan flammt auf

Wasserstoff (H2)

Gasprobe wird in einem Reagenzglas aufgefangen, Probe wird entzündet (Knallgasprobe) → Wenn die Probe ruhig abbrennt, enthält sie reinen Wasserstoff; → Wenn die Probe mit einem pfeifenden Geräusch abbrennt, enthält sie noch Sauerstoff oder Luft

Kohlenstoffdioxid (CO2)

Eine Gasprobe wird in eine frische Kalkwasserlösung eingeleitet → Es bildet sich weißer Niederschlag

Alkalimetalle, Erdalkalimetalle

Nachweis durch Flammenfärbung oder mit einem Spektroskop Lithium: rote Flamme, orange Linie, Natrium: gelbe Flamme, gelbe Linie, Kalium: blassviolette Flamme, violette Linie, Calcium: ziegelrote Flamme, gelbe und orange Linien, Strontium: rote Flamme, gelbe, orange und blaue Linien, Barium: grüne Flamme, viele Linien aus rot, orange, gelb, grün und blau

Chlorid-Ionen (Cl-), Bromid-Ionen (Br-), Iodid-Ionen (I-)

Zum Probenlösung wird verdünnte Salpetersäure und verdünnte Silbernitratlösung gegeben → Weißer Niederschlag bei Chlorid-Ionen, Blassgelber Niederschlag bei Bromid-Ionen, Gelblicher Niederschlag bei Iodid-Ionen

Alkene (Doppelbindungsnachweis mit Brom)

Doppelbindungen werden mit Brom nachgewiesen → Bei Anwesenheit eines Alkens wird das durch Br2 gelbgefärbte Bromwasser nach Schütteln mit der Stoffprobe entfärbt → Über eine Additionsreaktion entsteht aus dem Alken ein Bromalkan

Alkohole (Alkanole)

Mindestens eine OH-Gruppe anstelle eines H-Atoms. Allgemeine Molekülformel: CnH2n+1OH Höhere Schmelz- und Siedetemperaturen als die entsprechenden Alkane (wegen H-Brücken zwischen Alkohol Molekülen)

Aldehyde (Alkanale), Ketone

Carbonyl-Gruppe (C=O) Aldehyde: durch Oxidation primärer Alkohole, Ketone: durch Oxidation sekundärer Alkohol. Kurze Ketten lösen sich mit Wasser, Carbonyl-Gruppen können Wasserstoff-Brücken ausbauen

Oxidationszahlen

Ladung, die ein Atom in einem Molekül haben würde, wenn das Molekül aus Ionen aufgebaut wäre. Fiktive Ladungszahlen. Atomare Landung (PSE) – Landung nach heterolytischer Spaltung Dem Atom mit der höheren Elektronegativität werden die Bindungselektronen zugeordnet. Insgesamt muss die Summe der Oxidationszahlen der Ladung des Moleküls entsprechen

Offenes System

System mit Energie- und Stoffaustausch möglich (z.B. Reagenzglas ohne Stopfen)

Geschlossenes System

System mit Stoffaustausch nicht möglich, aber Energieaustausch möglich (z.B. Reagenzglas mit Stopfen)

Isoliertes System

System mit weder Energie- noch Stoffaustausch möglich (z.B. Dewargefäß)

Exotherme Reaktionen

Reaktionen, bei denen Energie in Form von Wärme frei wird.

Endotherme Reaktionen

Reaktionen, bei denen konstant Wärme aufgenommen wird.

(Standard-)Bildungsenthalpie

Gibt die Energie an, die es benötigt um 1 mol eines Stoffes aus den Elementen herzustellen → Elementarer Stoffe gleich Null Größenzeichen: ΔfH0 ( Δ: Änderung; f: Formation; H: Wärme; 0: Standardbedingungen) Einheit: kJ/mol

Reaktionsenthalpie

ΔRH = ΣΔfH0 (Produkte) – ΣΔfH0 (Edukte) Unter Beachtung der Koeffizienten der Reaktionsgleichung. Gibt an wie viel Wärme bei einer bestimmten Reaktion frei oder umgewandelt wird. Größenzeichen: ΔRH (Δ: Änderung; R: Reaktion; H: Wärme) in kJ (bzw. J)→ ΔRH < 0: Wärme wird frei - exotherme Reaktionen → ΔRH > 0: Wärme wird aufgenommen - endotherme Reaktion

Entropie

Maß für die Wahrscheinlichkeit eines Zustandes Häufig auch „Maß der Unordnung“ Die Reaktionsentropie wird aus den Standardentropien S0 berechnet → ΔRS0 = ΣS0 (Produkte) – ΣS0 (Edukte). Änderungen der Entropie bei chemischen Reaktionen abschätzen Mit steigender Temperatur und Teilchenzahl (in Gasphase) steigt die Entropie

Gibbs-Helmholz-Gleichung (Freie Reaktionsenthalpie)

ΔRG = ΔRH – T · ΔRS (T in Kelvin) ΔRG < 0: exergonisch - Reaktion läuft spontan ab, ΔRG > 0: endergonisch - Reaktion muss von außen erzwungen werden

Stoßtheorie

Beschreibt Reaktionen auf der Teilchenebene
Legt zwei Reaktionsvoraussetzungen fest: Räumliche Nähe (Konzentrationserhöhung verbessert Wahrscheinlichkeit einer Reaktion) und Mindestenergie (Temperaturerhöhung verbessert die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion)

Boltzmannverteilung

Beschreibt die Energieverteilung in einer Menge von Teilchen, Temperaturerhöhung erhöht die Anzahl an energiereichen Teilchen, Katalysator senkt die Mindestenergie ab → mehr Teilchen verfügen über diese Energiemenge

Le Chatelier-Prinzip

Übt man auf ein sich im Gleichgewicht befindliches System einen äußeren Zwang aus, so versucht das System diesem Zwang auszuweichen. Temperaturänderung: Erhöht man die Temperatur wird die exotherme Reaktion zurückgedrängt, Druckänderung: Erhöht man den Druck wird die volumenverkleinernde Reaktion gefördert

Säuren nach Brønsted

Protonendonator (H+) abgegebene Wasserstoff muss in einer stark polaren Bindung sein

Basen nach Brønsted

Protonenakzeptor (H+) Muss ein freies Elektronenpaar haben

Indikatoren

Indikatoren zeigen pH-Wert einer Lösung durch Farbe

Pufferlösungen

Bleibt (nahezu) pH-konstant, wenn Säure oder Base zugegeben wird. Besteht aus einer schwachen Säure und ihrer korrespondierenden Base, im Idealfall im Gleichgewicht, im Verhältnis 1: 1

Isomerie

Gleiche Summenformel aber nicht identisch

Enantiomere

Stereoisomere, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten; haben bis auf 2 Ausnahmen (Beeinflussung der Drehung von polarisiertem Licht und Reaktionsverhalten mit isomerreinen Stereoisomeren) die gleichen physikochemischen Eigenschaften

D und L Isomere

Molekül in der Fischer-Projektion
Unterstes asymmetrische C- Atom bestimmt die Nomenklatur
Steht der höchstwertige Rest links, ist es L (levus, links)
Steht der höchstwertige Rest rechts, ist es D (dexter, rechts, rechtschaffend)

Furanose

Zucker mit 5-Ring

Pyranose

Zucker mit 6-Ring

Aldose

Zucker mit Aldehyd-Gruppe

Ketose

Zucker mit Keto-Gruppe

Glucose

Traubenzucker

Fruktose

Fruchtzucker

GOD-Test (Glucose-Oxidase-Test)

Wirksamkeit beruht auf der Oxidation von Glucose durch die Glucose-Oxidase (Enzym, das die sauerstoffabhängige Oxidation des C1-Kohlenstoffatoms des Zuckers katalysiert) Entstehung von Gluconolacton und Wasserstoffperoxid Aus Lacton entsteht Gluconsäure, Wasserstoffperoxid wird dann in nachgeschalteten Farbreaktion (durch Peroxidase katalysiert) mit ABTS zu Wasser reduziert Über das gebildete Wasserstoffperoxid kann eine genaue Konzentrationsbestimmung der Glucose erfolgen

Ringschluss bei der Glucose

Am C1-Atom bildet sich ein weiteres chirales Zentrum OH-Gruppe des Produkts kann oben oder unten stehen (abhängig davon, von wo das Nucleophil angreift) Theoretisch sind beide Varianten gleich wahrscheinlich, 50:50, Racemat Es entstehen zwei Stereoisomere ( und )

Peptide, Aminosäure Nomenklatur

-Aminosäuren: Die Amino-Gruppe ist an dem C-Atom, was der Carboxy-Gruppe benachbart ist Ausbildung der Peptidbindung durch Kondensationsreaktionen

Biuret-Probe

Zu untersuchende Lösung wird mit Natronlauge versetzt, Kupfersulfat-Lösung wird zugegeben und geschüttelt, Verbindungen mit mindestens zwei Peptidbindungen gehen einen farbigen Komplex mit zweiwertigen Kupfer Ionen ein Farbumschlag nach dunkelviolett

Ninhydrin-Probe

Zu untersuchende Probe wird mit Ninhydrin versetzt, Violetten Farbstoff Intensität der Farbe ist proportional zur Konzentration der zu bestimmenden Aminosäure

Orbitalmodell

Elektronen bewegen sich mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit in einem Bereich um den Atomkern

Hauptquantenzahl n

Gibt an, auf welcher Schale sich das Elektron befindet

Nebenquantenzahl l

Gibt die Form eines Orbitals an

Magnetquantenzahl ml

Zur räumlichen Unterscheidung der Orbitale in einer Unterschale

Spinquantenzahl ms

Die Orientierung des Swing des Elektrons

Mesomerie

Die Ladung ist also über beide Zentren verteilt

+M (positiver mesomerer Effekt)

Substituent erhöht Elektronendichte im Ring

-M (negativer mesomerer Effekt)

Substituent zieht die Elektronendichte aus dem Ring

Negativer induktiver Effekt

Atome mit einer hohen Elektronegativität (Fluor) ziehen Bindungselektronen stark an sich, der Bindungspartner wird ungewöhnlich stark polarisiert, der Effekt kann sich über bis zu 3 Bindungen fortsetzen Beispiel: Halogene

Bedingungen für Aromazität (Hückel-System)

Aromaten: 4n+2 π-Elektron (mit n: 0, 1, 2, 3, …) Antiaromaten: 4n π-Elektronen (mit n: 0, 1, 2, 3, …)

Kunststoffe (nach Wespe)

Stoffe nicht-natürlichen Ursprungs, die von Menschen gezielt erzeugt werden

Thermoplast

Langkettige, lineare oder wenig verzweigte Makromoleküle Wasserstoffbrücken oder Van-der-Waals Wechselwirkungen Reversibel formbar Auch bei hohen Temperaturen stabil Einzelne Ketten gleiten aneinander vorbei → Stoff dehnt sich, bis er irgendwann reißt

Duroplast

Stark verzweigtes Polymerketten Netzwerk Kovalente Bindungen (Elektronenpaar- bindungen), weitere Wechselwirkungen Bei Hitze Zersetzung (erst bei sehr hohen Temperaturen) Bricht (ist spröde)

Elastomer

Ähnlich wie Duroplaste aber weitmaschigere Vernetzung der Ketten, weniger Verknüpfungspunkte, ungeordnet Kovalente Bindungen an Verknüpfungspunkten Formstabil und elastisch zugleich Dehnbar (kehrt in Ausgangsform zurück), reißen bei zu hohem Zug; stauchen bei Druck zusammen.

Grundlagen der Elektrochemie

URI, Ladungsträger müssen vorhanden sein und Stromkreis muss geschlossen sein

Donator-Akzeptor-Prinzip bei Reaktionen mit Elektronenübergang

von einem Teilchen abgegebene Elektronen werden vom anderen Teilchen aufgenommen, Oxidation und Reduktion laufen gleichzeitig ab Donator-Akzeptor-Prinzip: von einem Teilchen abgegebene Elektronen werden vom anderen Teilchen aufgenommen, Oxidation und Reduktion laufen gleichzeitig ab. Reduktionsmittel: Elektronendonator, wird oxidiert, Oxidationsmittel: Elektronenakzeptor, wird reduziert

Galvanische Zelle

Besteht aus zwei galvanischen Halbelementen Leitende Verbindung, die Stromfluss (Kabel) und Ionen Wanderung (Diaphragma oder Salzbrücke) ermöglicht Ein Halbelement besteht aus einem korrespondierenden Redox-Paar, also der reduzierten und der oxidierten Form eines Stoffes Metall (Elektroden) und Salzlösung (Elektrolyt) Das Bestreben eines Teilchens als Ion in Lösung zu gehen = Lösungsdruck Je niedriger das Standardelektrodenpotential, desto höher der Lösungsdruck Das Bestreben eines Teilchens zum Feststoff zu werden = Abscheidungsdruck Je höher das Standardelektrodenpotential, desto höher der Abscheidungsdruck Für eine Redox-Reaktion muss eine reduzierbare Form eines edleren Stoffes Kontakt mit einer oxidierbaren Form eines unedleren Stoffes haben
Je höher/positiver das Standartelektrodenpotential, desto edler ist der Stoff

Allgemein gilt für galvanische Zellen

Unedleres Metall - Elektronendonator - Oxidation - Anode - (Minuspol), Edleres Metall - Elektronenakzeptor - Reduktion - Kathode - (Pluspol)

Standardzellspannung

Die Standartzellspannung ist die sich in einem galvanischen Element ausbildende Spannung bei Standardbedingungen (Druck, Temperatur, Konzentration).

Konzentrationszellen

Galvanische Zellen des gleichen Redox-Paares mit unterschiedlichen Ionenkonzentrationen. Durch Verdünnung der Ionenlösung wird das Gleichgewicht gestört. Das System versucht durch Verschiebung des Reaktionsgleichgewichtes diesem Störfaktor auszuweichen (Le Chatelier-Prinzip). Die Ladung in der Halbzelle verändert sich und es entsteht ein Potential Das Elektrodenpotential ist in der Halbzelle mit der höhere Ionenkonzentration ist höher, Die Halbzelle mit der geringeren Konzentration ist die Donatorhalbzelle, die Halbzelle mit der konzentrierteren Lösung ist die Akzeptorhalbzelle

Elektrochemische Doppelschicht

Wenn man zwei Phasen (eine meist ein Metall, die andere eine wässrige Elektrolytlösung) in Kontakt bringt. Durch Ladungsverschiebung hervorgerufene doppelte Schicht von Ladungsträgern Entstehung einer Potentialdifferenz zwischen beiden Phasen

Elektrolyse

“Erzwungene Umkehrung eines galvanischen Elementes”; Endergone Redoxreaktionen Elektrochemische Erklärung: durch Zufuhr/Entzug von Elektronen werden die Elektrodengleichgewichte so gestört, dass die nichtbevorzugte Reaktion abläuft

Primärzellen (Batterie)

Galvanische Elemente, die nach Entladung nicht mehr aufgeladen werden können

Sekundärzellen (Akkumulator)

Galvanische Elemente, die nach Entladung wieder aufgeladen werden können