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Chemie (Fach) / Chemie 1 (Lektion)
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- Inwiefern hat die Aufstellung des Periodensystems der Elemente im Jahre 1869 das wissenschaftliche Verständnis der Chemie beflügelt? Das PSE ermöglichte es Aussagen über die Elemente und Ihre Eigenschaften zu treffen, ohne diese genauer untersuchen zu müssen. Mendelejew konnte die Eigenschaften des Elementes Germanium 17 Jahre bevor es untersucht wurde, nahezu 100% genau beschreiben.
- Welche Erscheinungsformen der Materie kennen Sie und wie können diese gegeneinander abgegrenzt werden? - fest – stärkere Bindung, verformbar durch höheren Kraftaufwand (i. Vlg. zu flüssig)- flüssig schwächere Bindung, leicht verformbar (Oberflächenspg.)- gasförmig – Kräfte zwischen Teilchen komplett aufgehoben. Bestreben, den Raum auszufüllen.
- Welche Elementarteilchen sind am Atomaufbau beteiligt? Welche davon sind an chemischen Bindungen beteiligt? - Elemente bestehen aus Protonen (p+), Neutronen (n0) und Elektronen (e-).- Ausschließlich Elektronen sind an chemischen Bindungen beteiligt.
- Ernest Rutherford entwickelte 1909 das sog. “Planetenmodell“ des Atomaufbaus. Inwiefern bildet es die Realität richtig ab? Welche Schwächen hat es? - Es beschreibt, dass die positive Ladung eines Atoms sich im Atomkern konzentriert und dass dieser von Elektronen umgeben ist.- In diesem Modell sind allerdings die Elektronen regellos im Atom verteilt.
- Was ist ein Orbital? Wodurch ist es gekennzeichnet? - Als Orbital bezeichnet man den Raum, in dem sich ein Elektron mit der größten Wahrscheinlichkeit aufhält.- Sie unterscheiden sich in ihrer Form und Größe.
- Was versteht man unter der mittleren Atommasse eines Elements? Die Atommassen aller Isotope werden gemäß ihrer prozentualen Häufigkeit miteinander verrechnet. Die daraus resultierende Atommasse ist im PSE zu finden.
- Wie kommt der Massendefekt zustande? Massendefekt kommt dadurch zustande, dass beim Zusammenschluss von Protonen und Neutronen zu einem Kern ein kleiner Teil ihrer Masse in Energie umgewandelt wird. Diese Energie wird in Form von energiereicher Strahlung frei.
- Beta- Strahler emittieren Elektronen, die nicht aus der Elektronenhülle, sondern aus dem Kern stammen. Welches Isotop entsteht aus dem beta- Strahler 198Au? (Periodensystem!) 198 79 Au -> 198 80 Hg + e-
- Welche Teilchen werden bei der Alpha- Strahlung emittiert? He – Kerne (Helium- Kerne)
- Was sind Isotope? Wie könne Sie zur Altersbestimmung historischer Gegenstände eingesetzt werden? - Isotope sind Atome, die bei gleicher Kernladungszahl unterschiedliche Massenzahlen aufweisen. Grund dafür ist eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen.- Zur Altersbestimmung historischer Gegenstände wird die sog. C14 – Datierung verwendet. Dabei wird der Restgehalt an radioaktiven C14- Isotopen in abgestorbenen Organismen gemessen und mit der Halbwertzeit in Beziehung gesetzt.
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- Welche Strahlungsarten (alpha-, beta-, gamma- Strahlung) gehen mit einer Veränderung derElementzusammensetzung des Strahlers einher? alpha- und beta- Strahlung
- Welche charakteristischen Eigenschaften haben Stoffe mit Ionenbindung? Nennen Sie dreitypische Beispiele. wasserlöslich, elektrisch leitende Lösung / Schmelze, hoher Schmelz- / Siedepunkt.
- Ab welcher Differenz der Elektronegativität zwischen zwei Elementen liegt überwiegend Ionenbindung vor? ab > 1,7
- Welche experimentellen Nachweise gibt es für das Vorliegen von Ionenbindung? - Messen der elektrischen Leitfähigkeit der Lösungen und Schmelzen.
- Formulieren Sie die Gibbs´sche Phasenregel als Formel und mit Ihren eigene Worten. f = N – P +2 f = Anzahl d. FreiheitsgradeN = Anzahl d. KomponentenP = Anzahl d. Phasen- je mehr Komp. im System, desto stärker kann das System verändert werden (Druck, Temp…)
- Skizzieren Sie Valenz- und Leitungsband eines Metalls und eines Halbleiters. Erläutern Sie die unterschiedlichen Veränderungen der elektr. Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temp. In der Regel sinkt die elektr. Leitfähigkeit mit steigender Temp. Das liegt an der stärkeren Streuung der Elektronen, die eine niedrigere mittlere Flussgeschwindigkeit bewirkt.
- Worauf bezieht sich die Einheit der Stoffmenge „mol“ ? Die Einheit bezieht sich auf die Anzahl der Teilchen, die in 12g des Kohlenstoffisotopes 12C enthalten ist.Nämlich 6,02217 * 1023 T. (Avogadro- Konstante NA).
- Welche Einheit hat die molare Masse? Welche molare Masse hat Kohlenstoffdioxid? (PSE!) Die mlare masse hat die Einheit g/molMCO2 = 44 g/mol
- Die Standardbildungsenthalpie von Kohlenstoffdioxid beträgt -394 kJ/mol. Wird bei der Bildung aus den Elementen Energie freigesetzt oder verbraucht? Nennen Sie den Fachbegriff für eine solche Reaktion. Es wird Energie freigesetzt -> exotherme Reaktion.
- Wie viel Gramm Branntkalk (CaO) entsteht beim Brennen von 1 kg reinem Kalkstein (CaCO3)? (PSE!) 1000g CaCO3 + ?gO = ?g CaOmolare Masse:Ca: 40g/molC: 12g/molO: 16g/mol (40+12+3*16)x = 1000(40+12+48)x = 1000100x = 1000x = 10 10 mol CaCO3=> 10mol Ca + 10mol O -> 10mol CaO=> 400g Ca + 160g O -> 560g CaO
- Wie kann man bei der Reaktion von Schwefeldioxid und Sauerstoff zu Schwefeltrioxid die Ausbeute erhöhen? - 2SO2 + O2 2SO3- durch Erhöhung der Temperatur.
- Wie verändert sich die Entropie eines Tones beim Suspendieren in Wasser? Die Entropie nimmt zu.
- Schreiben Sie die Elektronenkonfiguration für Aluminium auf. (PSE!) Al = [Ne] 3s2 3p1
- Wie verändert sich allg. die Reaktionsgeschwindigkeit bei zunehmender Temperatur? Nehmen Sie Bezug auf die Arrhenius- Gleichung. K = A *e ^(-ea/rt)Laut Arrhenius – Gleichung steigt die Reaktionsgeschwindigkeit bei steigender Temp. exponentiell an.
- Die Konzentration von H3O+ Ionen in einer wässrigen Lösung sei 0,001 mol/l. Welchen pHWert hat die Lösung? pH = - log [H3O+] = - log 0,001 = 3
- Bei der Synthese von Aluminiumnitrid aus den Elementen handelt es sich um eine Redoxreaktion. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und kennzeichnen Sie das Reduktionsmittel und das Oxidationsmittel (Begründung!) 2Al + N2 -> 2AlNReduktionsmittel: Al, weil es e- an N2 abgibt.Oxidationsmittel: N2, weil es dem Al e- entzieht.
- Bei der Korrosion von Siliciumnitrid unter Beteiligung von Sauerstoff entstehen SiO2 und Stickstoff. Stellen Sie für diese Reaktion die Redoxgleichung auf. 2SiN + 2O2 -> 2SiO2 + N2
- Das Löslichkeitsprodukt von CaSO4 in Wasser bei 25°C beträgt 2*10^-5 mol²/l². Wie groß ist die Konzentration der gelösten Calciumionen in einer gesättigten Lösung? ???
- Fluor hat die höchste Elektronegativität im PSE mit EN=4,0. Wird Fluor bei chemischen Reaktionen eher Elektronen aufnehmen oder abgeben? Hat Fluor einen typischen nichtmetallischen oder metallischen Charakter? Fluor ist ein typisches Nichtmetall und wird in einer Bindung eher Elektronen aufnehmen.
- Calciumoxid wird mit Wasser angerührt. Wird die Suspension einen pH- Wert im basischen oder im sauren Bereich haben? Der pH- Wert wird eher im basischen Bereich liegen.
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- Wasser ist ein Molekül mit ausgeprägtem Dipolcharakter. Beschreiben Sie das Zustandekommen des Dipolcharakters von Wasser anhand der Elektronenkonfiguration. Sauerstoff – 2s2 2p4; Wasserstoff – 1s1- 4 Elektronenpaare müssen um Sauerstoffkern angeordnet werden.Verzerrung d. Tetraeder –Struktur ( durch Wasserstoff)
- Beschreiben Sie zwei Anomalien des Wasser mit Hinblick auf dessen Dipolcharakter. - Schmelzpunkt, - gute Löslichkeit vieler Ionenverb. im Wasser, - elektr. Leitfähigkeit, - Dichte
- Eine wichtige Quelle zur dezentralen Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff ist die Reaktion von Lithiumhydrid (LiH) mit Wasser. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie das Volumen des freigesetzten Wasserstoffs pro kg eingesetzten Lithiumhydrids. LiH + H2O -> LiOH + H2 Molare massen von Lithiumhydrid: Li : 6,9H : 1LiH => 6,9+1 = 7,9 ≈ 8g => 1000g = 125 mol LiH es wird ein mol H2 pro ein mol LiH erzeugt, daher 125 mol H2 Idealgase haben 22,4l pro mol:125*22,4l = 2800l
- Natrium ist ein sehr reaktionsfreudiges Metall. Welche Reaktion wird sich vollziehen, wenn man Natrium mit Wasser in Kontakt bringt? In welche Richtung ändert sich dabei der pH- Wert des Wassers? Das Natrium wird sofort heftig mit dem Wasser zu Natronlauge reagieren2Na + 2H2O 2NaOH + H2Der pH- Wert wird in Richtung 14 ansteigen (stark basisch).