Chemie (Subject) / Anorganische Chemie (Lesson)

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• Gasgesetze Zustandsänderungen an Gasen sind auf 4 Arten möglich: isotherm: aus Gas wird unter konstanter Temperatur  manipuliert T= konstant isobar: p= konstant isochor: V= konstant adiabatisch= Wärmemenge Q im Gas ist konstant
• Mawell´sche Geschwindigkeitsverteilung/ kinetische Gastheorie die Geschwindigkeit gewöhnlicher Gasteilchen bei RT liegt bei ungefähr 500 m/s =1800 km/h steigert man die Temperatur, so steigt auch die Teilchengeschwindigkeit allerdings haben nicht alle Teilchen gleiche Geschwindigkeit, sondern man erhält Geschwindigkeitsverteilung
• Bindungen 1. Ordnung Ionenbindung Atombindung Metallbindung starke, intramolekulare Kräfte, die ein Teilchen in sich selbst zusammenhält (die also die Atome innerhalb eines Teilchens zusammenhalten
• Bindungen höherer Ordnung Dipol-Dipol-Wechselwirkung H-Brücken-Bindung Van-der-Waals Kräfte schwache, intermolekulare Kräfte, dh diese Kräfte halten getrennte Teilchen untereinander schwach verbunden Komplebindungen
• Eigenschaften Ketone hohe Reaktiität, hohe Carbonylaktivität zu 2° Alkoholen reduzierbar, nicht oxidierbar kurzkettige Ketone sind wasserlöslich, keine S/B- Eigenschaften oft gute Lösungsmittel
• Eigenschaften Carbonsäuren geringe Reaktivität, geringe Carbonylaktivität zu Aldehyden reduzierbar, nicht oxidierbar kurzkettige Carbonsäuren sind wasserlöslich, weil sie zu H2O H-Brücken ausbilden können  Carbonsäuren haben erstaunlich hohe Sdp, weil sie auch untereinander H-Brücken ausbilden und daher dimer ( als Pärchen) vorliegen
• Bindungsenergie ungefähre Bindungsenergien on Bindungen 1. Ordnung Ionenbindung: 400-700 kJ/mol Atombindung: 100-400 kJ/mol Metallbindung: 100-400kJ/mol die Bindungsenergien der anderen Bindungsarten liegen zwischen 1/10 und 1/100 dieser Werte
• Edelgaskonfiguration/ Oktettregel nach der Valenzbindungstheorie Atome ersuchen durch Ausbildung on Bindungen die gleiche e- Anordnung auf der Valenzschale zu erreichen, wie das am nächsten stehende Edelgas sie hat  Metalle orientieren sich dabei am vorhergehenden Edelgas, nicht Metalle am folgenden Edelgas da fast alle Edelgase 8e- besitzen, spricht man auch von Oktettregel, dh. die Atome versuchen ein e-Oktett  (8er-Schale) in der Außenschale zu erreichen  die Elemente die sich am He orientieren (H/ Li/ Be/ B) werden von der Oktettregel nicht erfasst, daher spricht man besser von Edelgaskonfiguration die Atome durch Bindungen anstreben die Atome der 2. Periode (Li- Ne) halten sich völlig streng an die Oktettregel, dh diese Atome haben nie mehr als 8e- um sich herum  die Elemente der 1. Periode haben nie mehr als 2e- um sich herum, die Elemente der 3. Periode können auch weit mehr als 8e- um sich herum ansammeln, man spricht von Oktettaufweitung ( Ursache ist die Anzahl der freien Orbitale in der jeweiligen Schale)
• Ionenbindung/elektrostatische Bindung Natrium hat 11e- davon 1 Valenz e-, es gibt ein e- ab und wird zum Na+ mit Edelgaskonfiguration (Pseudo Ne) Cl hat 17e-, daon 7 alenz e-, eins weniger als Ar, es nimmt ein e- auf und wird zum Cl- Ion (Pseudo Ar) Na+ und Cl- ziehen sich gegenseitig an und bilden regelmäßiges Ionengitter bei Bildung des Ionengitters wird die sog. Gitterenthalpie/-energie frei, die für die Erklärung der Stabilität on Salzen essenziel ist die genaue Art des Gitters, das sich aus Anion und Kation bildet, hängt vom Radienverhältnis von Anion und Kation ab im Ionengitter ordnen sich die Ionen so an, dass sie sich möglichst nahe kommen (Ionen berühren sich) und dass sie Wechselwirkungen zu möglichst vielen anderen Ionen ausbilden können( möglichst viel Energie) man erhält somit also ein Salz, dh einen Stoff der ein ionengitter ausbildet, weil er durch Ionenbindungen zusammengehalten wird Kochsalz bildet solches Gitter: Nach außen hin hat ein solches Gitter kein begründetes Ende dh nur die Anzahl verfügbarer Ionen stellt Begrenzung dar die Stärke der Bindungen zwischen zwei Ionen nimmt mit der ladung der Ionen zu dh zum Beispiel, dass CaCl2 fester erbunden als NaCL ist 
• Eigenschaften Ionenbindung Ausbildung einer Ionenbindung, wenn ein Metall mit einem Nichtmetall bindet, dh zwischen einem Atom mit kleiner EN und hoher EN also mit großer Differenz EN (es gibt auch Ausnahmen in denen ein Metall mit Nichtmetall nicht über Ionenbindung gebunden ist) Ausbildung von Ionen mit Edelgaskonfiguration, die sich gegenseitig anziehen und ein regelmäßiges Ionengitter (-> Salz) bilden: Gitterenthalpie wird frei Bindungsenergie 300-700kJ/mol Bindung ist ungerichtet Ausbildung unendlicher Aggregate Bildung von spröden, prinzipiell wasserlöslichen Nichtleitern (in Wasser leiten sie hochschmelzend, hochsiedend
• Kovalente Bindung/ Atombindung/ e-Paar-Bindung die Atome richten ihre halb mit e- besetzten Orbitale so aus, dass sie gegenseitig überlappen die e- in diesen Orbitalen gehören daher gleichzeitig zu beiden Atomen, beide nutzen diese e-  diese e-  bilden ein sogenanntes Bindungselektronenpaar, das zu dem Valenz e- beider Atome gezählt wird mit jeder Bindung gewinnen beide Bindungspartner ein zusätzliches e- auf dem Weg zur Edelgaskonfiguration
• Eigenschaften Atombindung Ausbildung einer Atombindung, wenn ein Nichtmetall mit einem Nichtmetall bindet,dh zwischen Atomen mit hoher EN und kleiner Differenz EN gegenseitige Überlappung halbbesetzter Orbitale führt zu einer kovalenten Bindung Bindungsenergie ca 100-400kJ/mol Bindung ist gerichtet Ausbildung eher kleiner Aggregate (Ausnahme:Graphit/ Diamant) Bildung eher tiefschmelzender/tiefsiedender Nichtleiter (Ausnahme:s.o.)
• Mesomerie Mesomerie ist die Delokalisation von freien e- Paaren und Mehrfachbindungen, d.h. man kann einem e- Paar keinen festen Ort zu weisen, sondern das e- Paar verteilt sich über einen weiten Raum dadurch gibt das Teilchen Energie ab, und wird stabiler →Teilchen die Isomerie zeigen sind also besonders stabil
• Bindungszahl/ Koordinationszahl die Bindungszahl gibt an, wie viele Atombindungen von einem Atom ausgehen die Koordinationszahl gibt an (bei Atombindungen) gibt an, wie viele direkte Bindungspartner ein Atom hat die Bindungszahl kann nicht kleiner als Koordinationszahl sein
• Metallbindung sollen Metallatome miteinander verbunden werden, geben alle Metallatome all ihre Valenzelektronen ab, und bilden Metallkationen mit Edelgaskonfiguration,sog. Atomrümpfe diese Kationen bilden ein regelmäßiges Kationengitter, bei dem die Abstoßungskräfte zwischen den Kationen als freies e- Gas aufhalten, diese e- haben keinen festen Aufenthaltsort mehr, sie bewegen sich frei man spricht daher auch von delokalisierten e-  solche Lagen on Kationen werden übereinander gestapelt, und man erhält ein regelmäßiges Raumgitter 
• Eigenschaften Metallbindung Ausbildung einer Metallbindung, wenn Metall mit Metall bindet, d.h. zwischen Atomen kleiner EN und kleiner EN Differenz Bildung von Atomrümpfen durch Abgabe aller Valenzelektronen und Aufbau eines regelmäßigen Kationengitters, dazwischen befindet sich das freie e- Gas  Bindungsenergie 100-400kJ/mol Bindung ist ungerichtet Ausbildung unendlicher Aggregate Bildung von eher hochschmelzenden und hochsiedenden Leitern (Ausnahmen: Hg und Cs)
• Physikalische Eigenschaften von Metallen Verformbarkeit -> bricht nicht wenn es verbogen wird Metallglanz hohe Wärmeleitfähigkeit hohe elektrische Leitfähigkeit Elektrische Leitfähigkeit tritt auf: Metalle-> e-/ Salzschmelzen -> Ionen/ Salzlösungen -> Ionen/ Säure und Baselösungen -> Ionen Münzmetalle: Kupfer, Silber, Gold Platinmetalle: Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium; Iridium, Platin
• Verbindungen von Metallen Legierungen sind Verbindungen aus mindestens zwei Metallen -> je nach Aggregatzustand der Legierung hat sie eine andere Zusammensetzung: fest : die Legierung ist ein Gemenge der Metalle und hat keine stöchiometrische Zusammensetzung  flüssig: die Legierung liegt als intermetallische Phase vor, mit einer ganz bestimmten Zusammensetzung  einige bekannte Legierungen: Messing (Kupfer+ Zink), Bronze (Kupfer + Zinn), Amalgam (Hg+ irgendein Metall), legierter Stahl (Fe+ irgendein Metall)
• Dipol-Dipol- Wechselwirkung innerhalb einer kovalenten Bindung ist die e- Dichte nicht immer gleichmäßig zwischen den Bindungspartnern verteilt: der Bindungspartner mit der höheren EN zieht das Bindungs-e-Paar dichter an sich heran und hat so eine erhöhte e- Dicht, ist also negativ polarisiert der Partner mit einer kleineren EN ist dagegen positiv polarisiert hat das Teilchen zusätzlich die richtige Geometrie, so bildet sich ein Dipol, d.h. ein Teilchen mit positiem und negativem Ende  diese permanenten Dipole ziehen sich gegenseitig schwach an, und bilden größere, schwach verbundene Aggregate
• Eigenschaften Dipol-Dipol- Wechselwirkungen Ausbildung, wenn innerhalb eines Teilchens EN Differnez und entsprechende Geometrie  Bindungsenergie 1/10 einer Bindung 1. Ordnung  Dipole ziehen sich leicht an und bilden größere, schwache Aggregate nicht in Gasen und nicht gemeinsam mit Ionen- oder Metallbindungen
• H-Brücken ist H an ein sehr star elektronegaties Element (O/N/F) gebunden, wird es so stark positi polarisiert, dass es eine zweite Bindung ausbilden kannzum freien e-Paar eines benachbarten Teilchens
• Eigenschaften H-Brücken Ausbildung bei F/N/O H wird sehr stark positi polarisiert, sodass er eine H-Brücke zum freien e-Paar eines benachbarten Teilchens aufbauen kann Bildung großer schwach verbundener Aggregate (Clustern) BIndung ist gerichtet Bindungsstärke ca. 1/10 von Bindungen 1. Ordnung nicht in Gasen und nicht gemeinsam mit Ionen- bzw Metallbindungen
• Van der Waals Kräfte per Zufall kann es in allen Teilchen passieren, dass die e-Dichte nicht gleichmäßig erteilt ist, d.h der positie und der negative Ladungsschwerpunkt fallen nciht zusammen daher entsteht für kurzen Moment zufälliger Dipol, der in seiner Nähe weitere Dipole erzeugt, die zufälligen und die induzierten Dipole ziehen sich gegenseitig an damit kommt es auch hier zur Bildung großer, schwacher Aggregate
• Eigenschaften Van der Waals Kräfte zufällige Bildung eines Dipols führt zu Entstehung von induzierten Dipolen zufällige und induzierte Dipole ziehen sich gegenseitig schwach an und bilden große Aggregate dW sind prinzipiell immer möglih Bindung ist ungerichtet nicht im Gas und nicht gemeinsam mit Metall-/Ionenbindung
• Auftreten der Metalle H H-H  Gas, farblos, geruchslos, geschmacklos, gutes Reduktionsmittel, leichter als Luft (Ballonfüllgas)  verbrennt mit O2 in der Knallgasreaktion: 2H2 +O2 → 2H2O
• Auftreten der Nichtmetalle C C kommt in zwei natürlichen und einer künstlichen Modifikation vor Diamant: sp3 hybridisierter C, völlig regellos, Raumstruktur aus C-Tetraedern, rein kovalent gebunden, hart, Nichtleiter, farblos, klar, hoher Sdp, hoher Smp Graphit: sp2 hybridisiert, 6--Ring C-Struktur, Bildung von planaren Ebenen, Ebenen rein kovalent gebunden, zwischen Ebenen VdW, schwarz, weich, Leiter, hoehr sdp & Smp, Graphit ist etwas stabiler als Diamant Fullerene: C-60 Fußbball Graphen: 2 dimensionaler Graphit
• Auftreten von Nichtmetallen N N2 N≡N Gas, farblos, geruchlos, fast inreaktiv, Lampengas Haber-Bosch-Verfahren: 3H2 + N2= 2NH3
• Auftreten von Nichtmetallen O O kommt in 2 Modifikationen vor  O2 Gas, farblos, geruchlos, hochreaktiv, Oxidationsmittel, Desinfektionsmittel Ozon O3 Gas, farblos, stechender Geruch, giftig, Ozonloch
• Auftreten von Nichtmetallen S S8 gelber, amorpher feststoff (keine regelmäßige Kristallstruktur), verbrennt an der Luft zu SO2: S8 + 8O2 = SO2
• Auftreten von Nichtmetallen (P) P4, weißer Feststoff (auch roter, violetter und schwarzer P), giftig, leuchtet im Dunkeln, etrem gut brennbar, Phosphorbomben, als Tetraeder
• Auftreten von Nichtmetallen F F2  Gas, grünlich, stechender Geruch, giftig,höchst reaktiv, gutes Oidationsmittel, F- kommt in Zahnpasta vor 
• Auftreten von Nichtmetallen Cl Cl2, Gas, grünlich, stechender Geruch, giftig, reaktiv, gutes Oxidationsmittel, Kampfgas
• Auftreten der Nichtmetalle Br Br2, braune Flüssigkeit, stechender Geruch, giftig reakti, Oidationsmittel
• Auftreten von Nichtmetallen I I2, violetter Feststoff, giftig in großen Mengen, Spurenelement, Schilddrüse, sublimiert beim Erhitzen
• Auftreten der Nichtmetalle Edelgase alle edelgase sind bei RT gasförmig, liegen Atomar vor, fast keine Bidnungen , farb,geruch, geschmackslos Helium: leichter als Luft, Ballons Neon: Gasentladungsröhre Argon: Gasentladungsröhren, billigstes Edelgas Krypton: Schutzgas Xenon: Schutzgas Radium: Krebstherapie
• Zusammensetzung von Luft N2 78% O2 21% CO2 0,03% Edelgase 0,93%

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