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Experimental Chemie (Subject) / Semester 1 (Lesson)

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• Prinzip von Le Chatelier = Prinzip des kleinsten Zwanges „Übt man auf ein chemisches System im Gleichgewicht einen Zwang aus, so reagiert es so, dass die Wirkung des Zwanges minimal wird.“ Erhöht man die Temperatur, wird die wärmeliefernde Reaktion zurückgedrängt und umgekehrt.Erhöht man den Druck, weicht das System so aus, dass die volumenverkleinernde Reaktion gefördert wird und umgekehrt.Ändert man die Konzentration, z. B. indem man ein Produkt aus dem Ansatz entfernt, so reagiert das Gleichgewichtssystem, indem dieses Produkt nachproduziert wird.
• Mesomerie Mind. 2 verschiedene Strukturformel der selben Verbindungen (Grenzstruckturen)delokalisierte DoppelbindungenWanderung von e- !!! nicht Atome !!! ( Es gibt nicht eine Richtige Strckturformel die e- sind irgendwo zwischen den verschiedenen Grezstruckturen)Mesomere Grenzstrukturen sind sehr stabil Beispiel Benzol C6H6 Mesomerie Pfeil <-->
• Mesomerieenergie Energie der Grenzstruckturen liegen deutlich über der Energie des tatsächlichen Stoffes. Die Differenz nennt man dann Mesomerieenergie
• Massenwirkungsgesetz (MWG) •Zusammenhang zwischen Edukten und Produkten einer reversiblen Gleichgewichtsreaktion•Konstante Kc für eine bestimmte Temperatur einen bestimmten Wert (Kc ist temperaturabhängig).Schlussfolgerung: Für jedes Gleichgewicht gibt es einen energetisch niedrigsten und damit günstigsten Zustand.Dabei laufen Hin-und Rückreaktion gleich schnell ab (kein Stillstand).
• ph-Wert Neutrale Lösung: pH = 7 (reines Wasser)•Saure Lösung: pH < 7•Alkalische Lösung: pH > 7!!! pH-Erniedrigung um eine Einheit Verzehnfachung der H+ Ionenkonzentration !!!
• GHS- System globally harmonised systemWeltweit einheitliches System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien•Weltweit gleiche Kriterien
• H-Sätze Hazard Statements Hinweise auf besondere Gefahren Bsp. H200: Instabil, explosiv.H300: Lebensgefahr bei Verschlucken.H335: Kann Atemwege reizen.H400: Sehr giftig für Wasserorganismen.
• P-Sätze precautionary statementsHinweise zur Sicherheit Bsp.P102: Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.P235: Kühl halten.P315: Sofort ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen.P402: An einem trockenen Ort aufbewahren.P501: Inhalt/Behälter ... zuführen. (...gemäß lokalen/ regionalen/ nationalen/ internationalen Vorschriften anzugeben).
• Kohlenstoff Kohlenstoff kommt als elementare Form als Diamant, Graphit oder FullerenevorDiamant•Farblos, hart, elektrisch nicht leitend•Kubisches Kristallsystem•Entstehung aus Graphit> 1500°CLuftausschlussGraphit•Metallisch glänzend, leicht spaltbar, leitend•Aufbau: 6-Ecken in Schichten C hat nur 3 BildungenFullerene•Sphärische Moleküle aus Kohlenstoff mit hoher Symmetrie•Summenformel Cx Fulleren 60 C60
• Normalpotential E° -Maß für Oxidations-/Reduktionsstärke eines Redoxsystems-Einheit: V [Volt]→Konstant•Ordnung der Redoxsysteme nach Größe der Normalpotentiale (auch Standardpotentiale) = elektrische Spannungsreihe
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• Bestimmung von Eo •Mithilfe der Wasserstoffelektrode unter StandardbedingungenT=298,15K; Lösung pH 1, p°=1,013bar•Potential dieser Elektrode wird als 0 festgelegt →Bezugselektrode
• Nernst Gleichung •Spannung ist konzentrationsabhängig•Mithilfe der Nenrst‘schen Gleichen kann die elektromotorische Kraft (=Spannung) eines galvanischen Elements berechnet werden Gleichung muss für jede Halbzelle angewendet werden E=Eo+ 0,059V⁄z * lg c(Ox)/c(Red) • Anschließend Berechnung der EMK möglich:EMK=EKathode=Rduktion+EAnode=Oxidation
• Vorgehensweise zum Lösen von Aufgaben zu Galvanischen Elementen 1. Potentiale vergleichen Feststellung: Oxidation (Anode, unedleres Metall) und Reduktion(Kathode, edleres Metall)2. Reaktionen der Halbzellen aufschreiben3. Nernst‘ sche Gleichung anwenden4. Elektromotorische Kraft berechnenEventuell Änderung der Reihenfolge, je nachdem was gegeben und was gefragt ist.
• Suerstoffsäuren des Chlors HClO Hypochlorige Säure (Hypochlorite)HClO2 Chlorige Säure (Chlorite)HClO3 Chlorsäure (Chlorate)HClO4 Perchlorsäure(Perchlorate
• Schwefel Vorkommen Elementar: S8 →typische S8Krone•Sulfid (S2-)•Sulfat (SO42-)
• Gewinnung von Schwefel Frasch-Verfahren (Förderung von Schwefel aus tiefen Schwefellagerstätten)Claus-Prozess
• Schwefelverbindungen •Schwefelwasserstoff H2S •Metallsulfide                                            meist schwer löslich, farbig•Schwefeldioxid SO2Schwefelsäure H2SO4                                 zweibasige starke Säure stark wasser entziehend•Thiosulfat S2O32-
• Autoprotolyse von Wasser dient als ? Erklärung für Leitfähigkeit von reinem WasserGrundlage für pH-Wert
• Puffersysteme Stoffgemisch aus schwacher Säure (HA) und zugehörigem Salz (A-)•Kaum Veränderung des pH-Werts trotz Zugabe von Säure/Base•Pufferbereich: +/-1 um pKs–Wert
• Wichtige Puffersysteme •Acetatpuffer (CH3COOH/NaCH3COO)•Phosphatpuffer (H2PO4-/HPO42-)•Ammoniumpuffer (NH4Cl/NH3)
• Indikatoren Organischer Farbstoff•wechselt Farbe in charakteristischen pH-Bereich
• Typische Indikatoren •Methylrot•Metylorange•Phenolphthalein•Universalindikator
• Phosphor Essentielles Element Vorkommen in Nukleinsäuren, Knochen, …•Sehr reaktiv instabil, wegen tetraedrischerAnordnung: Winkel beträgt 60° sehr hohe Spannung•Mehrere feste Modifikationen•Weißer PhosphorP4: sehr giftig, Selbstentzündung an der Luft•Roter Phosphor: ungiftig, Verwendung in Zündholzfabrik (durch starke OxMittel leicht entzündlich
• Phosphatsäure: dreiprotonige Säure •Dihydrogenphosphat H2PO4-•Hydrogenphosphat HPO42.•Phosphat PO43
• Calcium •Essentielles Element•Ziegelrote Flammenfärbung•Bildet lösliche und unlösliche Verbindungen Löslich z.B. CaCl2 Unlöslich z.B. (Ca(C2O4)*H2O•Komplexbildung mit EDTA (Ethyldiamintetraaceat
• Wasserhärte Angabe als °deutsche Härte•1°d = 10mg CaO/L •Sulfathärte permanente Härte•Wasserhärte ist nicht konstant  temporäre Härte•Beim Kochen Absetzung als Kalk (CaCO3)Ca(HCO3)2⇌CaCO3+H2O + CO2
• Ausswirkungen der Wasserhärte -Seifen verlieren ihre Wirkung, weil sich unlösliche Ca-Salze von Fettsäuren bilden-Kalkablagerung(zB in Wasserkocher, im Bad)
• Kronether •Cyclische Ether schematischer Aufbau ähnelt Krone•Spezielle Nomenklatur: [x] Krone –n x = Ringgliedern = Anzahl O-Atome•Hohlraum ist je nach Ringgröße selektiv für Alkalimetalle→ Komplexbildung
• Aluminium •Leichtmetall•Korrosionsbeständig•Leicht zu verarbeiten•Gewinnung aus Bauxit: Schmelzflusselektrolyse
• Thermit = Gemisch aus Aluminium und Eisenoxid•Verwendung beim aluminothermischenSchweißenstark exotherme Reaktion hohe Wärmefreisetzung
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• Passivierungsschicht •Sehr unedles Metall•Reagiert bei RT mit Luft und Wasser zu Aluminiumoxid (Al2O3) bildet Schutzschicht (Passivierung) keine Auflösung von Aluminium in Wasser•Passivierungsschicht löst sich in starken Basen oder starken Säuren Aluminium löst sich anschließend auf
• Silicium •2. häufigstes Element in Erdhülle(bezogen auf Massenanteil)•Typisches HalbmetallEigenschaft von Metallen als auch von Nichtmetallen•Reines, elementare Silicium (sehr selten): grau-schwarz, metallischer Glanz•Elementares Silicium ungiftig Spurenelement
• Suerstoffverbindungen von Silicium SiO2 –Siliciumdioxid Vorkommen in verschiedenen Modifikationen:Quarz, Cristobalit, Tridymit
• Quarz Vorkommen in vielen Gesteinen (z.B. Quarzsand, Granit) •Transparente Formen z.B. Bergkristalle können farbig sein•Feinkristalin Chalcedon z.B. Feuerstein•Wasserhaltig Opal•Verwendung: Schmuckstein, Schleifmittel, Oszillator für Quarzuhren, Glasherstellung
• Quarzglas •Kristallines SiO2 →Schmelze –schnelles abkühlen →Quarzglas•hohe chemische Widerstandfähigkeit, UV-durchlässig, hoher Schmelzpunkt, niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient
• Orthokieselsäure •SiO2(fest) + 2 H2O ⇌H4SiO4•Hohe Kondensationsneigung →Polykieselsäure= Verbindung einzelner Molekülen zu Molekülketten
• Salze der Polykieselsäure •Silicate•Bilden SiO4–Tetraeder•Verknüpfung über gemeinsame Ecken
• Silicate •Außerordentliche Vielfalt der Silicatstrukturen•Insel-, Gruppen-, Ring-, Kennen-, Schicht-, Gerüstsilicate•Wichtiges Gerüstsilicat →ZeolithA
• Merkmale von Metallen metallisch glänzende OberflächeGute elektrische & thermische LeitfähigkeitDehnbarkeit, VerformbarkeitBei Raumtemperatur fest
• Kristallstruckturen von Metallen Kubisch –dichteste PackungHexagonal –dichteste PackungKubisch –raumzentrierte Packung

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