Chemie (Fach) / 1.5. Grundlagen - Aggregatzustände und Phasenübergänge (Lektion)

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• Was sind die allgemeinen Bedingungen eines Gases?  zwischen den Teilchen wirken extrem schwache Anziehungskräfte Teilchen sind frei beweglich jeder verfügbare Raum wird ausgefüllt
• Wie lautet die ideale Gasgleichung? p*V = n*R*T p = DruckV = Volumenn = Gasmenge, Stoffmenge, MolzahlT = TemperaturR = Gaskonstante = 8,3
• Welche Bedingungen gelten - zusätzlich zu den allg. - für ideale Gase? Das von den Teilchen selbst eingenommene Volumen wird gegenüber dem Gesamtvolumen des Gases vernachlässigt Die Teilchen verhalten sich wie ideal-elastische Bälle !
• Wie verhält sich ein Festkörper / eine Flüssigkeit / ein Gas, wenn es in eine Behälter gegeben wird? Festkörper: behält seine Form und sein Volumen bei, denn er ist formstabil und volumenstabil Flüssigkeit: nimmt die Form aber nicht das Volumen des Behälters an, denn sie ist formveränderlich aber volumenstabil Gas: nimmt Form und Volumen an, denn es ist form- und volumenveränderlich
• Welche Phase hat die höchste Dichte? Festkörper / eine Flüssigkeit / ein Gas? Dichte Festkörper > Dichte einer Flüssigkeit > Dichte eines Gases
• In welcher Phase sind die Atome am meisten geordnet? Festkörper: Fernordnung (regelmäßige Anordung von Atomen/Molekülen in einem kristallinen Festkörper) geordnete Anordnung, an Gitterplätzen fixiert Flüssigkeit: Nahordnung (in der Nähe regelmäßige Gruppierung v. Teilchen) Teilchen sind begrenzt beweglich Gas: vollkommene Unordnung, frei bewegliche Teilchen
• Wie heißen die einzelnen Phasenübergänge? Von fest zu flüssig: schmelzenvon flüssig zu gasf.: verdampfen von gasf. zu flüssig: kondensierenvon flüssig zu fest: gefrieren von fest zu gasf.: sublimierenvon gasf. zu fest: resublimieren
• Was ist Diffusion? natürlicher Prozess, der mit der Zeit zur völligen Durchmischung zweier Stoffe führt
• Welche Phase ist inwieweit komprimierbar? fest: praktisch nicht komprimierbar (verdichtbar), weil volumenstabilflüssig: praktisch nicht komprimierbar (verdichtbar), weil volumenstabilgasf.: komprimierbar, weil volumensveränderlich
• Von fest, auf flüssig auf gasförmig, nimmt die Ordnung ...., die Dichte .... die Anziehungskräfte zw. den Teilchen ... und die Energie ... . Ordnung ab, Dichte ab, Anziehungskräfte ab und Energie zu (um von fest auf flüssig und von flüssig auf gasf. zu wechseln müssen die Anziehungskräfte/Bindungskräfte zw. den Teilchen aufgebrochen werden, das benötigt Energie. Die ist dann im flüssigen bzw. gasf. Stoff gespeichert)
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• Welche Flüssigkeit bildet mit einer hohen Dichte eine Ausnahme? Das Quecksilber - ist flüssig hat aber hohe Dichte
• Wann ist ein Phasenübergang für eine Reinstoff möglich? Bei einer bestimmten Temperatur und Druck
• Was passiert mit der Temperatur, wenn gerade ein Schmelzvorgang / Verdampfung im Gange ist? Die Temperatur bleibt konstant, weil die Wärmeenergie die zur Verfügeng steht nicht für den Temperaturanstieg sondern für das Aufbrechen von Bindungen verwendet wird
• Wie wird der Schmelzpunkt noch genannt, was sind die beiden Formelzeichen? Fließpunkt. Diese Temperatur ist gleichzeitig auch der Erstarrungspunkt Fp = G
• Wie wird der Siedepunkt noch genannt, was ist sind seine Formelzeichen? Kondensationspunkt Kp = S
• Tripelpunkt = ? Jener Punkt (meint jene Angabe von Druck Temperatur), wo alle drei Phasen im Gleichgewicht vorliegen. Merkhilfe: Tripelpunkt ist Gipfel vom Großglockner. Es führen drei Wege nach oben (die drei Kurven im Phasendiagramm). Wenn man auf so einem Grat geht (zB auf fest-flüssig-Kurve), kann man nur durch eine leichte Veränderung der Bedingungen auf eine Seite hinunter fallen (ins feste oder flüssige). Wenn man auf dem Tripelpunkt, am Gipfel steht, kann man in jede Richtung gleich leicht runter fallen.
• Phasendiagramm = ? Zeigt, welche Aggregatzustände unter welchen Temperatur- und Druckbedingungen herrschen
• kritischer Punkt = ? Punkt ab dem durch weitere Druckerhöhung keine Verflüssigung mehr möglich ist. Am kritischen Punkt können Flüssigkeit und Dampf im Gleichgewicht miteinander existieren
• Was passiert im Allgemeinen mit dem Schmelzpunkt (dh. Schmelztemperatur), wenn der Druck erhöht wird? Welcher Stoff bildet eine Ausnahme? Schmelzpunkt steigt auchAußer bei Wasser, da sinkt er. Das ist durch die Wasserstoffbrückenbindungen bedingt (Dichte vom flüssigen Wasser ist großer, dh. kompakter, dh. Moleküle näher zusammen und das ist ja bei einem hohen Druck am energieärmsten)
• Was ist die Anomalie des Wassers? Die flüssige Phase hat eine höhere Dichte als die ffeste (Eis schwimmt auf)
• Gefrierpunkt ? Jene Temperatur, bei der Flüssigkeit und Festkörper sich unter Normaldruck  (101,3 kPa) miteinander im Gleichgewicht stehen
• Siedepunkt? Jene Temperatur, bei der Flüssigkeit und Gas unter Normaldruck (101,3 kPa) miteinander im Gleichgewicht stehen Jene Temperatur, bei der der Dampfdruck einer Flüssigkeit gleich groß ist wie der äußere Atmosphärendruck. Also die Tendenz der Wassermoleküle zu "ich will hier raus" muss gegen den Atmospährendruck, der ja über Flüssigkeit lastet, ankämpfen. Dampfdruck steigt mit steigender Temperatur der Flüssigkeit. Erst wenn Dampfdruck = Atmospährendruck siedet die Flüssigkeit.
• Dampfduck ? Der Dampfdruck ist der Druck, der sich einstellt, wenn sich in einem abgeschlossenen System ein Dampf mit der zugehörigen flüssigen Phase im Gleichgewicht befindet. Tendenz der Wassermoleküle zu "ich will hier raus". Je größer der Dampfdruck desto mehr wollen die Moleküle raus aud Flüssigkeit
• Wie unterscheidet sich das Phasendiagramm vom Wasser von dem des Kohlendioxids? im Verlauf der Phasengrenze zw. der festen und flüssigen Phase oberhalb des Tripelpunkts
• Was ist die Van-der-Waals-Gleichung für reale Gase? Wie lautet sie? Was sind ihre einzelnen Komponenten? Ist eine erweiterte Form der idealen Gasgleichung, die mitberücksichtigt, dass Gasteilchen ein Eigenvolumen haben (p + n2 *a/V2) * (V - n*b) = n*R*T n2 *a/V2: Korrektur der Wechselwirkungen der Teilchenn*b: Korrektur Eigenvolumen der Teilchen a und b sind Werte, die für jedes Gas unterschiedlich sind, empirisch ermittelt für jedes Gas
• Welches Volumen nimmt 1 mol eines idealen Gases bei Normalbedingungen (1 bar Luftdruck und 237 K Temperatur) ein? Wie wird dieses genannt? Ist es für unterschiedliche Gase (Stickstoff, Sauerstoff, CO2) unterschiedlich groß? Für alle Gase gleich groß und zwar 22,414 Liter pro mol. pV = nRT ... die einzigen Variablen sind p, T und V der Rest sind Konstanten Diese 22 l/mol heißen Molvolumen
• Isotherme? (pV)/(nR) = T = const
• Isobare = ? (nRT) / V = p = const
• Isochore =? (nRT) / p = V = const
• Was ist der Partialdruck? Jener Druck,den eine Komponente in einem Gasgemisch ausübt. Der Luftdruck setzt sich aus der Summe ihrer Einzelkomponenten zusammenPartialdruck von Sauerstoff in der Luft bleibt unverändert wenn sich der Gesamtdruck ändert. Der Anteil von O2 am Luftdruck bleibt immer 21%.
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• Lennard-Jones-Potential? Wenn sich zwei Atome "treffen" gibt es eine Anziehungs- (e- Anordung der Teilchen) und eine Abstoßungskomponente (elektrostatische Abstoßung). Die Komponenten hängen davon ab, um welches Element es sich handelt (formt die Kurven der Komponenten) und davon wie weit die Atome von einander entfernt sind (Variable, die auf der x-Achse aufgetragen ist). Diese zwei Komponenten überlagern sich zu einem gesamten U (Energieniveau). Die Kurve des gesamten U hat ein Energieminimum (kleinster y-Wert) - diesen Abstand (x-Wert) wollen die Atome erhalten
• Was beschreibt die barometrische Höhenformel? Zusammenhang zw. Luftdruck (p) und Höhe (h) bei einheitlicher Temperatur (T)
• Faustregel zum Luftdruck: Bei konstanter Temperatur nimmt der Druck alle ..... auf etwa ..... seines Wertes ... Sofern .... konstant ist. Bei konstanter Temperatur nimmt der Druck alle 5 km auf etwa die Hälfte seines Wertes ab. Sofern die Temperatur konstant ist.
• Wie lautet die barometrische Höhenformel? p(h) = ph0 * e-const.*h p(h) = Druck in der Höhe hph0 = Druck in der Höhe h0e = Eulersche Zahlconst = eine Konstante Ist eine Exponentialfunktion!
• Gefrierpunkt Def. Es gefriert wenn der Dampfdruck der flüssigen Phase den Dampfdruck der festen Phase erreicht. Angenommen flüssig: 0,1 - 99,9 "Dampfdruckeinheiten" und Fest = alles kleiner 0, dann gefriert der Stoff sobald die Teilchen so wenig Energie, bzw. Kraft bzw. Kraft pro Fläche = Druck aufbauen, dass sie 0 "Dampfdruckeinheiten" entsprechen

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