Allg_Chemie_V

Allgemeine Chemie/Grundlagen

Einführung

• Verantwortung: Prof. Dr. rer. nat. Andreas Fath, Hochschule Furtwangen University

• Kursinhalt:

  • Aufbau der Materie

  • Atomtheorie

  • Struktur der Elektronenhülle

  • Aufbau des Periodensystems (PSE)

  • Chemische Bindungen

  • Stöchiometrie

  • Thermodynamik chem. Reaktionen

  • Chemisches Gleichgewicht

  • Säure-Base Theorie

  • Redoxreaktionen

  • Kinetik

  • Komplexchemie

Stöchiometrie

• Definition: Bilanzierung von chemischen Reaktionen

• Einheiten:

  • 1 u (unit) = 1/12 der Masse eines C-Atoms

  • n = Stoffmenge in Mol

  • 1 Mol = 6,022 x 10²³ Teilchen

Beispielrechnung mit Wasser:

• 1 Liter Wasser wiegt 1 kg = 1000 g

1 Mol Wasser (H₂O) wiegt:

• H: 2 x 1 g/mol + O: 16 g/mol = 18 g/mol

• In 1 Liter Wasser gibt es:

  • n = 1000 g / 18 g/mol = 55,5 mol

Beispielrechnung mit Luft:

• Luftzusammensetzung:

  • 78% N₂, 21% O₂, 1% Argan

• Molar Masse:

  • N₂: 28 g/mol, O₂: 32 g/mol, Ar: 40 g/mol

  • Molar Masse Luft = 0,78 x 28 g/mol + 0,21 x 32 g/mol + 0,01 x 40 g/mol = 29 g/mol

Berechnungen Bezüglich Moleküle:

• 1 Mol H = 1/12 C-Atom = 1 g

• Avogadrozahl (NA): Anzahl der Teilchen in 1 Mol = 6,022 x 10²³

Stoffmenge und Konzentration

• Formeln:

  • n = m / M (Stoffmenge in Mol)

    • m = Masse in g

    • M = molare Masse in g/mol

• Beispiel:

  • Wie viel Mol Mg in 10 g Kreide (MgSO₄)?

  • M(MgSO₄) = 24.3 + 32 + 16 g/mol ≈ 120 g/mol

    • n (MgSO₄) = 10 g / 120 g/mol = 0,083 mol

Stoffmengenkonzentration:

• Rechnerische Formel: c = n / V

  • c = Konzentration in mol/L

  • V = Volumen in L

Reaktionsgleichungen

• Grundlage für die Stöchiometrie

• Beispielgleichungen:

  • a) 3 Fe + 4 H₂O (g) → 4 H₂ + Fe₃O₄

  • b) C₂H₆ + 3.5 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

• Massenberechnung in Reaktionsgleichungen

• Berechnung:

  • m = n * M

Beispiel mit CO:

• Gegebene Masse: 0,192 g

• Nötige Umrechnungen für n (CO):

  • 0,192 g / M(CO) = n(CO)

Gase und Gasgesetz

• Ideales Gasgesetz: pV = nRT

  • p = Druck (Pa)

  • V = Volumen (m³)

  • n = Stoffmenge (mol)

  • R = allgemeine Gaskonstante (8,31441 J/mol·K)

  • T = Temperatur (K)

Volumen eines Gases bei Standardbedingungen:

• Beispiel von CO:

  • n = 0,106 g / (28 g/mol) → rechne n und weiter mit idealen Gesetz.

Praktische Berechnungen:

• Berechnungen für SO₂ und andere chemische Verbindungen

  • Bestimmung der chemischen Masse und Molverhältnisse

Stöchiometrie Übungsfragen

1. Wieviele g SO₂ sind in 0,0400 mol SO₂?

2. Wieviele mol an S und O in 0,400 mol SO₂?

3. Wieviele g an S und O in 0,400 mol SO₂?

4. Wieviele SO₂-Moleküle in 0,400 mol SO₂?

5. Wieviele S und O-Atome in 0,400 mol SO₂?

6. Berechnungen für Kalkspat, Quarz, Rohrzucker, Gips.

• Empirische Formeln bestimmen anhand gegebener Proportionen.

Anwendungsbeispiele:

• Praktische chemische Problemlösungen für Gestaltung von Experimenten.