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LM- Chemie (Subject) / F- Lösungen und Löslichkeit (Lesson)

Teil F

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  • Was ist eine Dispersion? Feine Zerteilung eines Stoffes in einem anderen Stoff
  • Was ist ein disperses System und wie werden sie unterteilt? Ein disperses System besteht aus einem Dispersionsmittel (kontinuierliche Phase, überwiegende Menge) und einem Dispergens (dispere Phase, restliche Stoffe) Unterscheidung in: feindisperses (=molekül- oder ionendispers) System kolloiddisperses System grobdisperses System
  • Homogene Gemische: Systembezeichnung, Eigenschaften (Durchmesser, Atome/Teilchen, sedimentiert, filtrierbar), wie nennt man Feststoff in Flüssigkeit, Flüssigkeit in Flüssigkeit, Gase in Flüssigkeit Systembezeichnung: feindispers Durchmesser: <1nm Atome/Teilchen: 1 -103 sedimentiert: nein filtrierbar: nein Feststoff in Flüssigkeit: Lösung Flüssigkeit in Flüssigkeit: Lösung Gase in Flüssigkeit: Lösung
  • Heterogene Gemische (kolloiddispers/ grobdispers): Systembezeichnung, Eigenschaften (Durchmesser, Atome/Teilchen, sedimentiert, filtrierbar), wie nennt man Feststoff in Flüssigkeit, Flüssigkeit in Flüssigkeit, Gase in Flüssigkeit Systembezeichnung: kolloiddispers Durchmesser: 1-100nm Atome/Teilchen: 103 - 109 sedimentiert: Ultrazentifuge filtrierbar: nein Feststoff in Flüssigkeit: Suspension Flüssigkeit in Flüssigkeit: Emulsion Gase in Flüssigkeit: Schaum   Systembezeichnung: grobdispers Durchmesser:<100nm Atome/Teilchen: >109 sedimentiert: ja filtrierbar: ja Feststoff in Flüssigkeit: Suspension Flüssigkeit in Flüssigkeit: Emulsion Gase in Flüssigkeit: Schaum
  • Nennen Sie je ein Beispiel für Lösung, Suspension, Emulsion, Schaum Lösung: Wasser Suspension: Saft Emulsion: Milch Schaum: Milcheis
  • Definition für Lösung homogene Mischung von zwei oder mehr Stoffen In einer Lösung sind die aufgelösten Stoffe so weitgehend verteilt, dass sie nur noch in Einzelteilchen (Ionen oder Moleküle) vorliegen und daher auch unter dem Mikroskop nicht mehr sichtbar sind Besteht aus Lösungsmittel (Komponente mit dem größten Mengenanteil) und gelöster Stoffe (übrige Komponenten)
  • Wie kann man Lösungen unterteilen? Ionendisperses System (geladen) Molekulardisperses System (ungeladen)
  • Was sind Elektrolyte? Stoffe, die in Wasser Ionen bilden. Lösung ist elektrisch leitfähig
  • Was sind Nichtelektrolyte? Stoffe, die in Wasser keine Ionen bilden. Lösung ist nicht leitfähig
  • Welche Struktur hat ein Dipol- Molekül und wie wirkt sich das auf Ladungsverschiebungen aus? gewinkelte Struktur verstärkt Ladungsverschiebungen
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  • Welche Struktur hat ein Nicht- Dipol- Molekül und wie wirkt sich das auf Ladungsverschiebungen aus? lineare Struktur hebt Ladungsverschiebungen auf
  • Wie wird Salz in Wasser gelöst? H2O- Dipole umlagern das Salzkristall H2O- Dipole lösen schwach gebundene Ionen vom Kristallrand Ionen werden von Wassermolekülen umhüllt (Hydrathülle) Vollständige Hydration (Hydratation, Hydratisierung) der Ionen
  • Wie kann sich die Temperatur beim Lösen von Salzen verändern? Erwärmung z.B. CaCl2 konstante Temperatur z.B. NaBr Abkühlung z.B. KNO3
  • Energetisch betrachtet setzt sich der Lösungsvorgang eines Salzes in Wasser aus zwei physikalischen Teilprozessen zusammen. Welchen? Gitterenergie: Energieänderung beim Ionengitterabbau Hydrationsenergie: Energieänderung bei der Hydration der Ionen
  • Was ist die Gitterenergie? Energieänderung beim Ionengitterabbau (Lösungsvorgang Salz in Wasser) zum Abbau des Ionengitters müssen die Anziehungskräfte der entgegengesetzt geladenen Ionen überwunden werden die erforderliche Energiemenge wird der Lösung als Wärme entzogen, Temperatur sinkt: endothermer Teilprozess
  • Was ist Hydratationsenergie? zweiter Teilschritt bei der Lösung von Salz in Wasser Energieänderung bei der Hydratation der Ionen die aus dem Ionengitter herausgelösten Ionen reißen Dipol- Wassermoleküle an sich (Hydratisierung) beim Aufprall der angezogenen Wassermoleküle wird kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt, die Temperatur steigt: exothermer Teilprozess
  • Wie setzt sich die Lösungsenergie zusammen und wie unterscheidet man nach endotherm und exotherm? Lösungsenergie = ΔGitterenergie + ΔHydratationsenergie ΔGitterenergie > ΔHydratationsenergie : Lösung kühlt sich ab: endotherm ΔGitterenergie < ΔHydratationsenergie : Lösung erwärmt sich: exotherm
  • Was ist Enthalpie? Abkürzung H Energieänderung bei konstantem Druck
  • Wie funktionieren Sofort- Kühlkompressen und wie Einmal- Wärmekissen? Sofort- Kühlkompressen: In Kunststoffhülle befindet sich NH4NO3 und ein mit Wasser gefülltes Päckchen, das bei zusammendrücken ausläuft und das Salz endotherm löst (z.B. Anwendung bei Sportverletzungen) Einmal- Wärmekissen: nutzen die exothermen Lösungsvorgänge von CaCl2 oder MgSO4 in Wasser
  • Was besagt die Löslichkeit und wie definiert sich eine ungesättigte Lösung, gesättigte Lösung, übersättigte Lösung? die Löslichkeit gibt an, wie viel gramm eines reinen Stoffes je Liter Lösungsmittel bei einer bestimmten Temperatur maximal gelöst werden können Ungesättigte Lösung: gelöste Menge < Lösung Gesättigte Lösung: gelöste Menge = Lösung übersättigte Lösung: gelöste Menge > Lösung
  • Nennen Sie Beispiele für polare und unpolare zu lösende Stoffe sowie für polare und unpolare Lösungsmittel polare zu lösende Stoffe: Salze, Säuren, Hydroxide, Zucker polare Lösungsmittel: Wasser, Alkohole, kurzkettige Carbonsäuren unpolare zu lösende Stoffe: Fette, Kohlenwasserstoffe unpolare Lösungsmittel: Aceton, Benzin, Benzol
  • Nennen Sie den Merksatz zu Lösungen Ähnliches löst sich in Ähnlichem
  • Wie kann die Löslichkeit von Stoffen beeinflusst werden? Polarität des Lösungsmittels Temperatur Druck (Gase) pH- Wert Komplexbildner
  • Wie zeigt sich die Löslichkeit von Feststoffen? die Löslichkeit steigt i.d.R. mit zunehmender Temperatur Lösungsvorgang wird durch Erwärmung häufig beschleunigt (v.a. bei endotherm lösenden Salzen)
  • Wie zeigt sich die Löslichkeit von Gasen? die Löslichkeit sinkt i.d.R. mit zunehmender Temperatur Gase sind im Allgemeinen nur gering wasserlöslich Ausnahmen sind z.B. NH3 oder HCl (aufgrund ihrer Protolyse mit H2O)
  • Wie verhalten sich Gase bei hohem Druck? Häufigkeit, mit der Gasmoleküle in die Lösung eintreten, nimmt zu Konzentration der gelösten Gase steigt proportional zum Druck
  • Wie entsteht Karies? Zahnschmelz besteht zu ca. 97% aus Hydroxilapatit. Hydroxilapatit + bakterielle Säuren, Fruchtsäuren = Karies   Ca5(PO4)3(OH) (s)  +   4H3O+     --> 5 Ca2+ (aq) + 3HPO42- (aq)    + 5H2O Hydroxilapatit         + Fruchtsäuren -->  mit Speichel ausgespült : Karies
  • Was bedeutet EDTA und was ist das? Ethylen diamin tetra acetat EDTA ist ein Komplexbildner
  • Woraus bestehen Komplexverbindungen (Komplexe)? Zentralion (meist ein Metallion z.B. Fe3+, Cu2+, Ca2+ Liganden (Anionen oder Moleküle, die um das Zentralteilchen angeordnet sind und es binden z.B. organische Verbindungen (Citrat, EDTA) oder anorganische Verbindungen (Cl-, NH3))
  • Welche Gehaltsangaben gibt es für Lösungen? Konzentrationsgrößen: Massenkonzentration VolumenkonzentrationStoffmengenkonzentration Verhältnisgrößen: Prozent % Promille %o ppm : parts per million (10-6) ppb: parts per billion (10-9)
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  • Wie setzen sich die Konzentrationsgrößen zusammen? Massenkonzentration = Masse einer Komponente / Volumen der Lösung              Einheit: g/l Volumenkonzentration = Volumen einer Komponente / Volumen der Lösung              Einheit l/l Stoffmengenkonzentration = Stoffmenge einer Komponente / Volumen der Lösung       Einheit mol/l  
  • Welche Prozentangaben als Verhältnisgrößen gibt es? ml gelöster Stoff / 100ml Lösung = % (v/v) = Vol.-% g gelöster Stoff/ 100g Lösung = % (w/w) = Gew.-% g gelöster Stoff/ 100ml Lösung = % (w/v)
  • Welche Promilleangaben als Verhältnisgrößen gibt es? ml gelöster Stoff/ l Lösung = %o (v/v) g gelöster Stoff/ kg Lösung = %o (w/w) g gelöster Stoff/ l Lösung = %o (w/v)
  • Welche ppm- Angaben gibt es als Gehaltsangaben? mg gelöster Stoff/ l Lösung mg gelöster Stoff / kg Lösung
  • Welche ppb- Angaben gibt es als Gehaltsangaben? µg gelöster Stoff / l Lösung µg gelöster Stoff / kg Lösung
  • Was ist eine Fällungsreaktion? eine chemische Reaktion, bei der in Wasser gelöste Ionen zu einem oder mehreren unlöslichen Salzen zusammentreten:                                A+ + B-    +   C+ + D-    ---> A+ + D-   + CB ↓        lösliche Edukte (Ionen)  ---> lösliches Produkt + unlösliches Produkt ↓ das unlösliche Produkt fällt aus und setzt sich ab; die Ausfällung wird als Niederschlag bezeichnet das Ausfallen eines Stoffes wird mit einem ↓ oder einem (s) für solid hinter der Summenformel des Stoffs gekennzeichnet
  • Nennen Sie ein Beispiel für eine Fällungsreaktion 2K+  + 2l-  +  Pb2+  + 2NO3-       ---> 2K+   +  2NO3-  + Pbl2 (s)
  • Wo finden Fällungsreaktionen in der Analytik gebrauch? Analytische Methoden: Qualitative Analytik : Was ist in der Probe enthalten? Ziel: Nachweis der Anwesenheit von bestimmten Stoffen in einer Probe Quantitative Analytik: Wie viel ist in der Probe enthalten? Ziel: Bestimmung der Menge oder Konzentration eines Stoffes in einer Probe