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Textilchemie (Subject) / Textilchemie (Lesson)

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• Periodensystem: Atom rechts oben Ordnungszahl (Anzahl Protonen im Atomkern)unter dem Element relative Atommasse (vergleich mit Avogadro-Konstante NA: So viel Gramm des Elements haben 6,0221...*1023 Atome (=1 Mol)
• Was ist ein Isotop? Das gleiche Element wie im Periodensystem allerdings mit einer anderen Anzahl an Neutronen und daher schwerer.Periodensystem gibt den Durchschnittswert der Atommassen der Isotope an unter Berücksichtigung der Häufigkeiten
• Was ist ein Molekül? die kleinste Einheit einer chemischen Verbindung, die aus verschiedenen Atomen besteht.
• Gesetz der Erhaltung der Masse Bei Addition von Atomen zum Molekül addiert sich auch deren Gewicht.
• Gesetz der konstanten Proportionen: Bsp. Es reagieren immer zwei Wasserstoffe mit einem Sauerstoff, egal wie viel von dem einen oder dem anderen Element geboten wird (wenn ein Element zu viel bleibt es als Rest).
• Gesetz der multiplen Proportionen: Wenn zwei oder mehrere Elemente sich verbinden stehen die Masseverhältnisse in der Verbindung zueinander im Verhältnis ganzer Zahlen, da Atome sich bei chemischen Reaktionen nicht teilen lassen. (H2,1O0,7 geht nicht!!!)
• Was ist die Molarität einer Lösung? Wie viel Mol eines Elements pro Liter Flüssigkeit enthalten sind.
• Wie berechnet man wie viel Mol vorhanden sind? Man teilt die Masse (g) durch die Molmasse (g/mol) des Elements.
• Was ist ein Quantensprung? Beim Erhitzen eines Atoms springt ein Elektron auf eine höhere Schale. Fällt es zurück gib es dabei den Energieunterschied triangleE dabei in Form von Licht ab.
• Welche Quantenzahlen gibt es? Hauptquantenzahl (gibt die Nummer der Schale an) Nebenquantenzahl (s=hier passen nur zwei Elektronen rein, p= davon gibt es drei Stück mit Platz für jeweils zwei Elektronen. Magnetquantenzahl (relative Ausrichtung im Raum) Spinquantenzahl (die Eigenrotation der Elektronen)
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• Edelgaskonfiguration Die äußerste Schale ist mit 8 Elektronen komplett aufgefüllt, was bewirkt, dass dieses Atom mit niemandem reagieren will. Alle Atome streben immer die Edelgaskonfiguration an (Wollen Elektronen aufnehmen oder abgeben)
• Pauli-Verbot Jedes Orbital kann nur zwei Elektronen aufnehmen.
• Hund'sche Regel Ziel ist es die Energie in einem Atom so gering wie möglich zu halten. Je höher die Quantenzahl, desto höher die Energie. Daher werden die Orbitale nach steigender Energie besetzt und zuerst versucht die maximale Zahl an ungepaarten Elektronen zu erreichen. Jedes Orbital hat seine eigene Energie. Zum Beispiel hat das 4s-Orbital eine geringere Energie als das 3d Orbital.
• Valenzelektron Das Elektron auf der äußersten Schale.
• Elektronenaffinität/Ionisierungsenergie wie stark der Atomkern seine Elektronen festhält und wie leicht das Element noch weitere Elektronen aufnehmen kann. Je größer die Ionisierungsaffinität, desto kleiner ist das Atom (kleine Hauptquantenzahl) Im Periodensystem steigt die Ionisierungsenergie von links nach rechts.
• Oktettregel Das Atom hat auf seiner äußersten Schale am liebsten 8 Elektronen Mehr als 5 Elektronen aufnehmen oder abgeben geht nicht. Mit jeden Aufnehmen oder Abgeben wird dieser Vorgang schwerer je kleiner das Atom, desto stärker sind die Elektronen gebunden Es muss immer ein Atom geben, dass Elektronen aufnehmen kann und eins, das Elektronen abgibt.
• Welche chemischen Bindungen gibt es? Ionische Bindungen Kovalente Bindungen (Elektronenpaarbindung) Metallische Bindungen Sekundärbindungen: Wasserstoffbrückenbindung, Van-der-Waals-Bindung
• Ionische Bindung Aufgrund der durch das Aufnehmen und Abgeben von Elektronen unterschiedlich geladenener Atome, bildet sich durch Anziehen und Abstoßen der Elemente ein Gitternetz. (jedes Kation kann nur von Anionen umgeben sein und jedes Anion nur von Kationen, weil sich gleiche Ladunge nicht zu nahe kommen dürfen)
• Kovalente Bindungen (Elektronenpaarbindung) kein Atom will seine Elektronen abgeben aber man will trotzdem zusammen: Beide Atome teilen sich ein Elektron und erfüllen damit die Oktettregel. Die geteilten Elektronen sid am meisten zwischen den Atomen anzutreffen. In einer kovalenten Bindung sin manche Elemente elektropositiv (weniger stark anziehend als das andere Atom) und andere elektronegativ. Abgesehen von unpolaren Bindungen. Dadurch entsteh ein Dipol.Ist der Elektronegativitätsunterschied zwischen zwei Atomen größer als 1,9 finden keine kovaltenten Bindungen mehr statt sondern ionische.Jedes Element hat einen anderen Elektronegativitätswert.
• Metallische Bindungen Metalle sind elektropositive Elemente, das heißt sie geben Elektronen leicht her. Im Metall geben alle Elektronen ihre Valenzelektronen ab und teilen sich die freigesetzten Elektronen (Elektronengas). diese verleihen dem Metall die elektrische Leitfähigkeit, thermische Leitfähigkeit, metallischen glanz.
• Sekundärbindungen Wasserstoffbrückenbindungen:Als Wasserstoffbrückenbindung bezeichnet man die Bindung zwischen polaren Molekülen.Sie sind deutlcih weniger stark als kovalente Bindungen. Van-der-Waals:Schwache Anziehungskraft zwischen unpolaren Bindungen, bei denen ein momentaner Dipol entsteht.
• Wofür werden in der Textilchemie Atombindungen bzw. Molekülbindungen benötigt? An einen Farbstoff wird ein Bindungsmolekül angehängt, welches sich an die Faser je nach Elektronegativität z.B. über Wasserstoffbrückenbindung bindet.
• Direktfarbstoffe Wasserstoffbrückenbindung
• Säurefarbstoffe ionische Bindungen (anionisch und Faser dementsprechend kationisch)
• Reaktivfarbstoffe kovalente Bindung durch Reaktion
• Warum ist Kohlenstoff so wichtig für das Färben von Fasern? Kohlenstoff besitzt die Funktion zu Hybridisieren. Das heißt die eigentlich in der 2s Schale sitzenden Elektronen gehen über in das 2p-Orbital, sodass das Element nun vier Valenzelektronen besitzt. Die pz Orbitale überlappen und bilden π-Bindungen. Sind pi-Bindungen benachbart entstehen konjungierte Doppelbindungen, sind die nicht benachbart sind es isolierte Doppelbindungen.Diese Doppelbindungen sind stabiler als einfache Sigma-Bindungen.
• Aromat Ringsystem mit konjungierten Doppelbindungen und delokalisierten Elektronen.konjungiertde Doppelbindungen in Aromaten sind noch stabiler als normal konjungierte Doppelbindungen.
• (Auto)Protolyse Ein Proton wird zwischen zwei Reaktionspartnern übertragen.Säure=Protonenspender, Wasser=Base=Protonenakzeptor ->ein chemisches Gleichgewicht entsteht. In einem Mol Wasser sind 10-7 mol H3O+ und 10-7 mol OH- ->NEUTRAL!!! Autoprotolysegleichgewicht: 2H2O reagiert zu H3O + HO- und zurück (gleicht sich aus)Die Autoprotolyse bewrikt, das Wasser eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt
• Säuren Alle Säuren haben mindestens ein Wasserstoff (H) im Molekül und können somit mindestens ein H ans Wasser abgeben.Das Ionenprodukt des Wassers muss dabei das gleiche bleiben (10-14mol2/l2)wenn sehr viel Säure H3O+ im Wasser ist, will H3O+ seine H+ loswerden und drängt sie jedem auf, der sich nicht wehren kann.Wenn sehr viel basisches OH- im Wasser ist, nimmt sich das OH- jedes H+, dass es kriegen kann (Haut+Natronlauge=kaputt)
• Basen Basen nehmen H+ auf (entziehen dem Wasser Wasserstoffatome)
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• Was sind Ester? Entstehen durch die Reaktion eines Alkohols und einer Säure unter Abspaltung von Wasser.
• Chemisches Gleichgewicht Reaktionen laufen immer in die eine als auch in die andere Richtung ab (Hinreaktion und Rückreaktion). Dadurch entsteht eintweder mehr % der einen Verbindung oder mehr % der anderen oder auch mal gleich viel auf beiden Seiten aber das Verhältnis ist immer gleich. Bei einer Reaktion dauert es eine gewisse Zeit (Einstellzeit) bis das chemische Gleichgewicht erreicht ist, danach ändert sich an der Konzentration aber nichts mehr (Eduktkonzentration sinkt;Produktkonzentration steigt, dann Gleichgewicht) Das chemische Gleichgewicht lässt sich berechnen, wenn man die Gleichgewichtskonstante (Kc) kennt:Massenwirkungsgesetz=Kc= (ProduktC*ProduktD)/(EduktA*EduktB)Kc > 1 =mehr Produkt als EduktKc < 1 =mehr Edukt als Produkt(Feststoffe werden dabei nicht erfasst!)
• Substantivität eines Farbstoffes Verhältnis von dem Farbstoff auf der Faser zu dem Farbstoff in der Flotte.K(Substantivität)= Farbstoff auf Faser/Farbstoff auf Flotte
• Aggregatzustände Phasenübergänge fest sublimiert zu gasförmig, gasförmig resublimiert zu fest fest schmiltzt zu flüssig, flüssig erstarrt zu fest flüssig verdampft zu gasförmig, gasförmig kondensiert zu flüssig wichtig für Textilveredlung: Trocknen, Dämpfen, Transferdruck(Sublimieren) Wie das chemische Gleichgewicht gibt es auch ein Phasengleichgewicht (Dampfdruck von Flüssigkeiten)
• Homogen/Inhomogen homogene Stoffverteilung: Phasen mischen sichheterogene/inhomogene Stofverteilung: Phasen mischen sich nichtKolloid-Disperse-Systeme: 2 Phase is sehr fein in der ersten Phase verteilt Massenanteil: Masse der Phase/GesamtmasseMassenkonzentration: Masse der Phase/GesamtvolumenKonzentration: Mol von Phase/Gesamtvolumen
• Wasser Ist ein sehr polares, gewinkeltes Molekül hat die höchste Wärmekapazität (C=4,128 Kj/Kg*K) wichtigstes Lösemittel der Textilveredlung (durch den starken Dipol des Wassers)
• Solvatisation Lösbarkeit von Stoffen durch andere. Wasser z.B. gute Solvatisation von Zucker aber keine von Cellulose oder Kohlenwasserstoffe (Fette, Wachse)
• pH-Werteinstellung Die Löslichkeit eines Stoffes anpassen indem man mit einer säure oder einer Base den pH-Wert verändert.
• Wasserhärte = in Wasser gelöste Calcium- und Magnesiumsalze

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