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Umweltchemie (Fach) / 1. Semester (Lektion)

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• Materie Alles was Raum beansprucht und Masse besitzt
• Verbindungen Zusammenfügung von Elementen (in definierter Zusammensetzung)
• Gesetz der konstanten Proportionen: eine Verbindung besteht immer aus den gleichen Elementen im gleichen Massenverhältnis
• Reine Stoffe: Elemente und Verbindungen
• Gemische Bestehen aus mehreren reinen Stoffen
• Heterogenes Gemisch erkennbar unterschiedliche Teile
• Homogenes Gemisch erscheint einheitlich
• Lösung Gemisch von fest und flüssig
• Physikalische Vorgänge Zustandsänderung, Veränderung der äußeren Gestalt (das Verhalten wird Physikalische Eigenschaften beschrieben)
• Chemische Vorgänge Umwandlung von Stoffen mit Hilfe von neuen Verbindungen (das Verhalten wird durch chemische Eigenschaften beschrieben)
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• Elektron negativ geladen, kleinste Masse im Vergleich zu Protonen und Neutronen
• Proton positiv geladen, Masse wie Neutron
• Neutron ungeladen, Masse wie Proton
• Alpha-Strahlen aus Teilchen mit vierfacher Masse eines Protons (bestehen aus 2 Protonen und 2 Neutronen). +2 Elementarladungen
• Beta-Strahlen bestehen aus Elektronen. 130000 km/s
• Gamma-Strahlen elektromagnetische Strahlen
• Ordnungszahl [Z] Zahl der Protonen im Kern, Zahl der positiven Elementarladungen, wenn das Atom neutral ist ist Z auch gleich die Anzahl der Elektronen
• Massenzahl [A] Gesamtzahl der Nucleonen: Protone und Neutrone entspricht näherungsweise der Atommasse in Atommasseneinheiten [u], da die Masse der Elektronen vernachlässigbar ist
• Ion elektrisch geladenes Teilchen, das aus einem oder mehreren Atomen besteht
• Isotope Atome gleicher Ordnugszahl aber unterschiedlicher Massenzahl, durch unterschiedliche Zahl von Neutronen meist sehr ähnliche chemische Eigenschaften meisten natürlichen Elemente bestehen aus Gemischen mehrerer Isotope
• Massenspektrometer Zur Ermittlung welche Isotope in einem Element vorhanden sind, welche Masse sie haben und in welchem Verhältnis sie auftreten untersuchende Substanz wird verdampft -> mit Elektronen beschossen -> Ionen werden durch einen Spalt beschleunigt -> durch Magnetfeld gelenkt, welches variiert wird
• Atommasseneinheit [u] ein Zwölftel der Masse eines 12/6C Atoms definiert. (relative Atommassen) Masse von Protonen, Neutronen und Elkektronen ist nicht gleich die Masse eines Atoms, aufgrund der Bindungsenergie (Massendefekt) Mittlere Atommasse: beachtung des Verhältnis der Isotope in einem Isotopengemisch
• Massendefekt Masse von Protonen, Neutronen und Elektronen minus der Atommasse eines Atoms = Bindungsenergie des Atomkerns E = m * c^2
• Edelgase Elemente der achten Hauptgruppe Helium (He), Neon(Ne), Argon(Ar), Krypton(Kr), Xenon(Xe), Radon(Rn) kommen in der Natur als Einzelatome vor
• Molekül Teilchen, in dem zwei oder mehr Atome fest miteinander verknüpft sind Einige Elemente und ein Großteil von Verbindungen bestehen aus Molekülen Molekularformel zweiatomige Moleküle (z.B. H2 Wasserstoff, N2 Stickstoff, O2 Sauerstoff, Cl2 Chlor) relative Molekülmasse [Mt]: Summe der relativen Atommassen aller Atome des Moleküls
• Ionen Kation: postiv geladen, durch abgabe von Elektronen wird von einer Kathode (Minuspol einer elektrischen Spannung) angezogen Anion: negativ geladen wir von einer Anode angezogen, durch Aufnahme von Elektronen Einatomige und Mehratomige Ionen
• Ionenverbindung bestehen aus Kationen und Anionen bilden im festen Zustand Kristalle durch plus-minus-Anziehung zusammengehalten
• empirische Formel das einfachste Zahlenverhältnis eines Moleküls Molekularformal: H2O2 Empirische Formel: HO
• Das Mol 1 Mol = Na (Avogadro-Zahl) Teilchen = Stoffmenge aus so vielen Teilchen wie die Zahl der Atome in 12g 12/6C 1 Mol ist ca. = 1u
• n(X) =m(X)/M(X n(X) = Stoffmenge des Stoffes mit Formel X Maßeinheit: Mol (mol) m(X) = Masse des Stoffes mit Formel X Maßeinheit: Gramm (g) M(X) = molare Masse des Stoffes mit Formel X Maßeinheit: GrammproMol (g/mol)
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• Chemische Reaktion Reaktanden/Edukte ergeben Produkte Beachtung des Gesetztes der Erhaltung der Masse
• Verbrennungsprozesse Wenn eine Verbindung im Kontakt mit Luft vollständig verbrennt häufige Entstehung folgender Produkte: Kolenstoff CO2, Wasserstoff H2O, Schwefel SO2, Stickstoff N2
• Begrenzende Reaktanden Stoffmenge die zur Verfügung steht/ zugehöriger Koeffizienten in der Reaktionsgleichung der kleinste Wert bestimmt den begrenzenden Reaktanden
• Stoffmengenkonzentration Stoffmengenkonzentration= n(gelöste Stoffmenge)/ V(Volumen der Lösung)
• Kraft Kraft [F] = Masse [m]* Beschleunigung [a] (in m/s^2) SI-Einheit: 1 Newton, m=1kg a=1m/s^2
• Kraft Kraft [F] = Masse [m]* Beschleunigung [a] (in m/s^2) SI-Einheit: 1 Newton, m=1kg a=1m/s^2
• Arbeit Arbeit [w] = Kraft [F] + Weglänge [s] SI-Einheit: Joule [J] (F=1N, s=1m)
• Energie kinetisch, elektrisch, Wärme, chemisch Satz der Erhaltung der Energie Maß für Energie = Betrag der Arbeit die geleistet werden kann
• Temperatur in Grad C oder in K (Grad C + 273,15) spezifische Wärme: benötigte Wärmemänge um 1g um 1GradC zu erwärmen 1 cal = Wärmemenge um 1g Wasser von 14,5 auf 15,5 Grad zu erwärmen 1cal = 4,184 J
• Wärmekapazität Wärmekapazität [C]= spezifische Wärme * Masse [m] Körper von T1 auf T2 erwärmen: Wärmemenge Q=C*(T2-T1)
• Volumenarbeit W=F*s=A*p*s Volumenarbeit = Kraft * Wegstrecke = Fläche * Druck * Wegstrecke
• Reaktionsenergie DreieckU = U2 - U1 (U2 Summer der Energie der Produkte, U1 Reaktanden) innere Energie [U]
• Reaktionsenthalpie Reaktionsenergie wird aufgeteilt in z.B. Volumenarbeit und Wärme Der Wärmeanteil = Reaktionsenthalpie [H] (Reaktionswärme, Wärmetönung) Dreieck H: DreieckU (U2-U1) + p*DreieckV (V2-v1) wenn U1>U2: Produkte haben eine geringe innere Energie -> Energie wird abgegeben, DreieckU ist negativ wenn V2>V1: Das Volumen nach der Reaktion ist größer -> Es wurde mechanische Arbeit geleistet, W=p*DreieckV ist positiv DreieckH < DreieckU: Reaktionswärme < Reaktionsenegie

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