EPC

α - Strahlen

bestehen aus 4He-Teilchen, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen aufgebaut sind

β - Strahlen

bestehen aus Elektronen

γ - Strahlen

sind elektromagnetische Strahlen ähnlich den Röntgenstrahlen. Sie sind jedoch energiereicher.

S orbital Forms

kugelsymmetrisch

p Orbital Form

Hantelförmig

d Orbital Form

gekreuzte Doppelhantel

f Orbital Form

rossettenförmig

Das Pauli-Prinzip

keine Elektronen in einem Atom in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen können

Hund’sche-Regel

sich Elektronen so auf die zur Verfügung stehenden Orbitale verteilen, dass die Anzahl an ungepaarten Elektronen mit parallelem Spin maximal ist

Hauptgruppenelemente

Die Zahl der Elektronen in der Valenzschale ist gleich der Hauptgruppennummer und die chemischen Eigenschaften werden von den Valenzelektronen bestimmt.

. Kationen entstehen, wenn

Atome oder Moleküle Elektronen abgeben.

Anionen entstehen wenn

, wenn Atome oder Moleküle Elektronen aufnehmen.

Ionisierungsenergie

Die aufzuwendende Energie, um ein in der Gasphase befindliches Atom oder Molekül zu ionisieren. Es ist also die Energie, die benötigt wird um ein Elektron vom Atom oder Molekül zu trennen.

Die Elektronenaffinität

Die Energie, die bei der Aufnahme eines Elektrons durch ein Atom im Gaszustand umgesetzt wird

Ionische Bindung

Ein Bindungstyp, der auf der elektrostatischen Anziehung geladener Teilchen beruht

Ionische Bindung

sind aus Kationen und Anionen aufgebaut und bilden im festen Zustand Kristalle, in denen die Ionen in einem festgelegten geordneten, geometrischen Muster angeordnet sind.

Kovalente Bindung

besteht aus einem Paar von Elektronen, das zwei Atomen gemeinsam angehört.

Wie leicht ein Anion verzerrt werden kann, hängt davon ab

seiner Größe und von seiner Ladung

polare kovalente Bindung

HCl, HF, H2O

unpolare kovalente Bindung

Cl2, H2, N2

die Elektronegativität

die Tendenz eines Atoms, die Elektronen in einem Molekül an sich zu ziehen

Metall-Atome haben

relativ niedrige Ionisierungsenergien und Elektronegativitäten, d.h. sie geben ihre Außenelektronen relativ leicht ab.

Die Zustandsgleichung eines idealen Gases oder allgemeine Gasgleichung

pV=nRT

R ist

ist die ideale Gaskonstante (R = 8,314 bar · L · mol-1 K-1)

Energie wird von der Umgebung in das System transferiert

Endotherm H mehr als 0

Energie wird vom System in die Umgebung trnasferiert

Exoterm H weniger als 0

Reaktionsenthalpie (H)

ist eine thermodynamische Größe, die angibt, wie viel Wärme ein System bei konstantem Druck mit seiner Umgebung austauschen kann.

Der Satz von Hess besagt dass

sie unabhängig vom Reaktionsweg ist

Kalorimetrie

Messung der Reaktionsenthalpie über Temperaturänderung und Wärmekapazitäten

Die Gleichgewichtskonstante K ist

temperaturabhängig, aber unabhängig von den anwesenden Stoffmengen, vom Druck oder von der An- oder Abwesenheit eines Katalysators.

von Eis zum Dampf

sublimieren

von Eis zu Wasser

schmelzen

von Wasser zum EIs

erstarren

von Wasser zum Dampf

verdampfen

von Dampf zum Eis

resublimieren

von Dampf zu Wasser

kondensieren

Nach dem Brønstedt-Lowry-Konzept ist eine Säure eine Verbindung,

die Protonen abgibt

Nach dem Brønstedt-Lowry-Konzept ist eine Base eine Verbindung,

die Protonen aufnimmt

Pufferlösung

Lösung, die den pH-Wert weitgehend konstant hält, auch wenn Säuren oder Basen in kleiner Menge zugesetzt werden.

Henderson-Hasselbalch-Gleichung

Gleichung, die Zusammenhang zwischen pH, pKS und Verhältnis c(HA)/c(A⁻) beschreibt

Reduktion

Oxidationszahl wird erniedrigt, Elektronen werden aufgenommen

Oxidation

Oxidationszahl wird erhöht, Elektronen werden abgegeben.

Bindungselektronen bei der Bestimmung von Oxidationszahlen

Immer dem elektronegativeren Atom.

Elektrochemie

Reaktionen, bei denen Ladungen getrennt werden.

Wo findet in einer galvanischen Zelle die Oxidation statt?

An der Anode (Minuspol), Metall gibt Elektronen ab.

Wo findet die Reduktion statt?

An der Kathode (Pluspol), Ionen nehmen Elektronen auf.

Was ist das Normalpotential (E⁰)?

Elektrodenpotential relativ zur Norm-Wasserstoff-Elektrode (E⁰ = 0,00 V).

Wie berechnet man die Spannung einer galvanischen Zelle?

E = E⁰(Kathode) − E⁰(Anode)

Welche Metalle sind die stärksten Reduktionsmittel?

Li, K, Ba, Ca, Na (stark negative E⁰).

1H

Protium

2H

Deuterium

3H

Tritium

In wässriger Lösung existiert H als

H₃O⁺

Häufigstes Element im Kosmos

Wasserstoff

Elementar als Wasserstoff

H2

Vorkommen auf der Erde H2

• Vor allem gebunden in:

• Wasser (H₂O)

• Mineralien (OH⁻)

• Erdgas (CH₄)

• Erdöl

Industriell H2:

• Steam-Reforming

CH₄ + H₂O ⇌ 3 H₂ + CO (Nickel-Katalysator, 800°C, bis 40 bar)

Welche Elemente gehören zu den Edelgasen?

Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn).

Welche Elektronenkonfiguration haben Edelgase?

He: 1s² (volle s-Schale), alle anderen: ns² np⁶ (volle p-Schale).

Warum sind Edelgase chemisch sehr reaktionsträge?

Weil ihre Valenzschale voll besetzt ist und keine freien Elektronen für Bindungen zur Verfügung stehen.

In welcher Form kommen Edelgase elementar vor

Als einatomige Teilchen (monoatomar).

Welche physikalischen Eigenschaften haben Edelgase?

Farblos, geruchlos, ungiftig, unbrennbar, gasförmig bei Normaltemperatur, sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte.

Wie gewinnt man Edelgase technisch

Durch fraktionierte Destillation von verflüssigter Luft.

Wo kommt Helium auf der Erde vor?

Als Begleiter im Erdgas (bis zu 8 Vol.-%).

Welche Besonderheit hat Helium im Vergleich zu allen anderen Elementen?

Es kann unter Normaldruck nicht fest werden (kein Schmelzpunkt bei 1 atm).

Wofür wird flüssiges Helium verwendet?

Als Kühlmittel im Tieftemperaturbereich, z. B. für Supraleitermagnete in der NMR-Spektroskopie.

Warum wird Helium für Luftballons und Luftschiffe verwendet?

Weil es leichter als Luft ist und im Gegensatz zu Wasserstoff nicht explosiv.

In welchem Bereich wird Helium-Sauerstoff-Gemisch (Heliox) genutzt?

Beim Tauchen, als Atemgas.

Wofür wird Argon in der Technik eingesetzt?

Als Schutz- bzw. Inertgas in Chemie und Metallurgie, da es auch bei hohen Temperaturen nicht reagiert

: Wofür werden Xenon und Krypton verwendet?

Xenon in starken Scheinwerfern, Krypton in Energiesparlampen und UV-Lasern.

Welche Edelgase bilden keine Verbindungen?

Helium und Neon.

Mit welchen Elementen können schwere Edelgase (Kr, Xe) Verbindungen eingehen?

Hauptsächlich mit Fluor und teilweise mit Chlor (z. B. KrF₂, XeF₂, XeF₄, XeF₆, XeCl₂, XeCl₄).

Welche Elemente gehören zu den Halogenen?

Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I), Astat (At).

Warum sind Halogene reaktionsfreudig?

Sie nehmen leicht ein Elektron auf, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen.

Welche Elektronenkonfiguration haben die Halogene?

ns² np⁵ (Valenzschale mit 7 Elektronen).

Welche Ionen bilden Halogene bei Elektronenaufnahme?

Einfache negativ geladene Halogenid-Ionen (Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid).

Welches ist das elektronegativste Element im Periodensystem?

Fluor

Welche Oxidationsstufen können Chlor, Brom und Iod erreichen?

-I, +I, +III, +V, +VII (z. B. Cl in ClO₄⁻ = +VII).

Wie ändert sich die Elektronegativität innerhalb der Gruppe?

Sie nimmt mit steigender Ordnungszahl ab.

Welchen Charakter zeigen die schwereren Elemente der Halogen-Gruppe?

Sie besitzen zunehmend metallischen Charakter (At ist schon metallisch).

Welchen Aggregatzustand haben die Halogene bei Raumtemperatur?

F₂ und Cl₂ → Gase, Br₂ → Flüssigkeit, I₂ → Feststoff.

Wie verändern sich Schmelz- und Siedepunkte innerhalb der Gruppe?

Sie steigen mit zunehmender Molekülmasse.

In welcher Form kommen Halogene in der Natur vor?

Als Halogenid-Ionen, v. a. Chlorid im Meerwasser.

Wie wird Chlor technisch gewonnen?

Durch Chloralkalielektrolyse von NaCl-Lösung.
(Gesamtreaktion: 2 NaCl + 2 H₂O ⇌ 2 NaOH + Cl₂ + H₂).

Welche Produkte entstehen bei der Chloralkalielektrolyse?

Chlor (Cl₂), Natronlauge (NaOH) und Wasserstoff (H₂).

Aus welchem Mineral wird Fluor gewonnen?

: Aus Flussspat (CaF₂).

Welche technische Bedeutung haben organische Fluorverbindungen?

Als Treibgase, Kältemittel, Polymere (z. B. PTFE = Teflon, Gore-Tex).

Welche Eigenschaft haben Halogenwasserstoffe in Wasser?

Sie bilden Säuren.

Welche wichtige Säure bildet Chlorwasserstoff (HCl) in Wasser?

Salzsäure (starke Säure, vollständig dissoziiert).

Wo kommt Salzsäure im menschlichen Körper vor?

Im Magensaft (pH 1–1,5).

Wie kann HCl im Labor hergestellt werden?

Durch Umsetzung von NaCl mit Schwefelsäure (Leblanc-Verfahren):
2 NaCl + H₂SO₄ ⇌ 2 HCl + Na₂SO₄.

In welchen Modifikationen kommt elementarer Sauerstoff vor?

Zweiatomig (O₂) und dreiatomig (O₃, Ozon).

Wie hoch ist der Sauerstoffanteil in der Luft?

Ca. 21 Vol.-%.

Welche Hauptbestandteile von Mineralien enthalten Sauerstoff?

Oxide (z. B. Fe₂O₃, SiO₂), Oxo-Anionen (Carbonate CO₃²⁻, Silicate SiO₄⁴⁻, Phosphate PO₄³⁻).

Wie ist die Bindung in O₂-Molekülen?

Doppelbindung zwischen zwei Sauerstoffatomen, sehr stabil.

Wie wird flüssiger Sauerstoff hergestellt?

Durch das Linde-Verfahren: Luft verdichten, abkühlen, verflüssigen, dann fraktionierte Destillation.

Welche biologische Rolle hat Sauerstoff?

Oxidationsmittel bei der Zellatmung, Bildung von ATP aus Glucose:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 H₂O + 6 CO₂ + Energie

Welche Eigenschaften hat Ozon?

: Blassblau, stechend riechend, giftig, reaktiver als O₂, gewinkelt.

Wie wird Ozon gebildet?

O₂ → O₃ durch UV-Licht in der Stratosphäre oder elektrische Entladungen.

Welche Rolle spielt die Ozonschicht?

Filtert schädliche UV-Strahlung.