Chemie (UBRM) (Fach) / Luft (Lektion)

Allgemeine Chemie - Stoff der BOKU Nur Vorlesungsfolien - nicht Skript

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• Was ist die Lufthülle? = Atmosphäre = die gasförmige Hülle.
• Welche Eigenschaften hat die Erde? - hohe Anteile an Stickstoff und Sauerstoff - oxidierende Eigenschaften
• Nenne die verschiedenen Sphären der Erde (inkl. Grenzen, km und °C) 0~10 (16) km Troposphäre (zw. -60-10 °C)  = Wetterschicht Tropopause (~ 10km) ~10-50 km Stratosphäre (-60-10°C) = Ozonschicht Stratopause (50km) 50~85 km Mesosphäre  (10-(-80)°C) Mesopause 85-100 km Ionosphäre (-80-10°C) Thermosphäre >100 km (ab 10°C)
• Welche Bestandteile hat die Luft? Stickstoff N2: 78,10% Sauerstoff O2: 20,93% Argon Ar: 0,93% Wasser H2O, Kohlendioxid CO2, Neon Ne, Helium He, Krypton Kr, Xenon Xe, Kohlenmonoxid CO, Methan CH4, Wasserstoff H2, Ozon O3, Ammoniak NH3, Stickstoffoxide NOx
• Was ist Luft? = ein farbloses, homogenes Gemisch von Gasen
• Welche Bedingungen muss ein Stoff erfüllen, um Bestandteil der Luft sein zu können? Der Stoff muss bei Normalbedingungen (20°C und 1 bar) gasförmig vorliegen.
• Nenne die allgemeinen Bedingungen für Gase. - zwischen den Teilchen wirken extrem schwache Anziehungskräfte - Teilchen sind frei beweglich - jeder verfügbare Raum wird ausgefüllt
• Was charakterisiert ideale Gase: Das von den Teilchen selbst eingenommene Volumen wird gegenüber dem Gesamtvolumen des Gases vernachlässigt! Die Teilchen verhalten sich wie ideal-elastische Bälle pV = nRT p...Druck in Pa V...Volumen in m³ n...Molzahl in mol R ... Gaskonstante = 8,3143 1/KJ*mol T...Temperatur in K
• Wie viel Prozent Stickstoff befinden sich in der Luft? ca. 78 %
• Wie viel Prozent Sauerstoff ist in der Luft? ca. 21
• Von welchem Gas befinden sich ca 1% in der Luft? Argon
• Was ist die Molzahl? Die Stoffmenge, Teilchenzahl. Sie lässt sich über die Loschmidt'sche Tahl und die Molmasse berechnen. 1 Mol gibt die relative Stommasse in Gramm an.
• Wie lautet die Van der Waals Gleichung und welche Gleichung wurde hierbei korrigiert? (p+n²a/V²)(V-nb) = nRT Die allgemeine Gasgleichung wurde korrigiert: Korrektur der Wechselwirkung der Teilchen und Korrektur des Eigenvolumens.
• Was berücksichtigt das Lennard-Jones Potenzial an ? Was ist auf der x- und was auf der y-Achse? Es berücksichtigt die abstoßende Kraft und die anziehende Kraft. D.h. es werden die Wechselwirkungen der elektrischen Felder der Elektronen und der Atomkerne im Molekül berücksichtigt. x-Achse: r = abstand zwischen den Teilchen y-Achse: potentielle Energie
• Wie lautet die Gleichung des Luftdrucks? Geben sie auch die Namen der einzelnen Parameter an. p = ph0*e^-h/H0 = ph0*e^-(gh/RT) = barometrische Höhenformel (Exponentialkurve) p... Druck in kPa; ph0 = Druck bei h0 (Meereshöhe) und 173 K; H0= Skalenhöhe; p0 = Dichte des Gases bei 273 K, R = molare Gaskonstante; T, g= Fallbeschleunigung, h
• Welche Faustregel gibt es beim Luftdruck? Der Luftdruck nimmt alle 5 km auf jeweils ungefähr die Hälfte seines vorherigen Wertes ab (bei T ~ const.)
• Nenne die ideale Gasgleichung pV = nRT Bezug zwischen Druck, Temperatur und Volumen --> je höher T, desto höher p
• Wie lautet das Zeichen von Stickstoff? N
• In welcher Gruppe befindet sich N im Periodensystem und wie lautet seine Elektronenkonfiguration? - in der 15. Gruppe ( 5. Hauptgruppe) - 1s² 2s² 2p³
• Orbitale: Welche Energieniveaus gibt es ? s,p,d,f
• Was sind Orbitale? Aufenthaltsbereiche (-wahrscheinlichkeiten) der e-
• Nenne und erkläre die Besetzungsregeln des Orbitalmodells: 1. Gesetz vom Minimum der Energie: niedrigstes Energieniveau zuerst benutzen 2. Pauli Prinzip (Spin-Regel): in jedem (Orbital) gibt es 2 Elektronen, die einen entgegengesetzten Spin haben müssen. 3. Hund'sche Regel (Besetzung): bei gleichen Energieniveaus wird zuerst einfach besetzt, dann doppelt.
• Welche Gruppen liegen in welchen Energieunterniveaus? (s,p,...Blöcke) - s-Block: 1.,2. Gruppe - p-Block: 13.-18. Gruppe mit Ausnahme von Helium d-Block: Übergangsmetalle: 3.-12. Gruppe - f-Block: Lanthinoide und Actinoide
• Nenne Bindungen, die Atome in Molekülen, Salzen oder Metallen zusammenhalten. - kovalente- oder Atombindung - Ionenbindung - Metallbindung
• Nenne Bindungen, die Moleküle zusammenhalten (intra- und intermolekulare Wechselwirkung) - Wasserstoffbrücken - Van der Waals - Kräfte - Londonkräfte
• Wer macht eine Atombindung? - Moleküle - diamantartige Stoffe
• Wer macht eine Ionenbindung? Salze
• Wer macht eine Metallbindung? Metalle
• Was sind Molekülorbitale? = bizentrische oder polyzentrische Orbitale, die von max. 2 e- besetzt werden können. Es gibt ein bindendes und ein antibindendes Molekülorbital. Bei den bindenden ist die Ladungsdichte zwischen den Kernen erhöht, während bei den antibindenden die Ladungsdichte zwischen den kernen geringer ist. Es lassen sich auch nicht beliebige Atomorbitale zu Molekülorbitalen kombinieren: n AO > n MO - AO müssen vergleichbarer Energie und gleicher Symmetrie sein.
• Was gibt es bezüglich der Atombindung zu sagen? - sehr stabile Verbindungen - gerichtete Bindung es entsteht ein Kristallgitter BSP: Organische Moleküle, keramische Stoffe, diamantartige Stoffe, Gase: N2, O2, H2, CO2, NO2, H2O
• Was ist ein Ion? Ein nach außen hin elektisch geladenes Teilchen - Anion: neg. geladenes Ion (Cl-, NO3-, NO2-, CO3-, SO4-, F-, Br-,...) - Kation: pos. geladenes Ion (Na+, Cu+, CU2+, H+, Ca2+, Mg2+, K+,...)
• Definiere die zwei Ionisierungsenergien und erläutere wie sie sich im Periodensystem verhalten. 1. Ionisierungsenergie: Aufzuwendende Energie, um einem gasförmigen Atom im Grundzustand das am schwächsten gebundene Elektron zu entfernen. 2. Ionisierungsenergie: Das am zweitschwächsten gebundene Elektron wird entfernt > Energieaufwand ist größer. Innerhalb einer Periode nimmt die Ionisierungsenergie von links nach rechts zu. Innerhalb einer Gruppe nimmt die Ionisierungsenergie mit steigender Ordnungszahl ab.
• Was ist die erste Elektronenaffinität? Die Energie, die bei der Aufnahme eines Elektrons durch ein Atom im Gaszustand umgesetzt wird. (ein e- wird aufgezwungen)
• Was ist die Elektronegativität? = ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms, e- in einem Molekül an sich zu ziehen. Je höher die EN, desto größer ist das Bestreben des Atoms, e- an sich zu ziehen. Innerhalb einer periode nimmt die En von links nach rechts zu. Innerhalb einer Gruppe nimmt En mit steigender Ordnungszahl ab. Fluor ist das elektronegativste Element: 4 ACHTUNG: Edelgase besitzen keine Elektronegativität.
• Was ist bezüglich der Ionenbindung zu sagen? Bindung nicht in der Form gerichtet, wie kovalente Bindungen Stoffe mit Ionenbindung bestehen auch im festen Zustand aus Ionen Salze oder salzartige Verbindungen: BSP: Chloride, Carbonate, Oxide, Nitrate, Sulfate, Sulfide, Silikate, Oxalate es entsteht ein Ionengitter
• Was ist bezüglich der Metallbindung zu sagen? Metallgitter / Elektronengas Ein Teil der Elektronen beweigt sich in leitungsbändern der Rest ist im Grundniveau eingefroren Bsp: Al, Na, Au, Ag, Fe, Cu, Hg,....
• Welche Eigenschaften haben Metalle?  Kristallgitter mit hoher Packungsdichte Hohe Kristallsymmetrie > viele mögliche Gleitebenen mikrokristalline Kornstruktur hohe elektrische Leitfähigkeit, sinkt mit steigender T bei sehr tiefen T Supraleitung gute Wärmeleitfähigkeit hohes Absorptions- u. Reflexionsvermögen für Licht (Metallglanz) gut mechanisch verformbar
• Vorkommen von Stickstoff - Anteil im Erdmantel ca. 0,03 Gew.% - N-haltige Mineralien: selten (einziges größeres Vorkommen: Chilesalpeter NaNO3) - in Eiweißstoffen und anderen organischen Verbindungen wird durch biologischen Abbau wieder freigesetzt und in den N2-Kreislauf zurückgeführt.
• Was gibt es bezüglich Sauerstoff zu sagen? 21% der Luft häufigstes Element der Erdkruste 2-wertig in Verbindungen als O2: gasförmig, farblos, geruchlos als O3: farblos, gasförmig, typischer Geruch
• Erläutern Sie die Verwendung von Sauerstoff. Sauerstoff ist für Verbrennungsreaktionen nätig. Normalerweise reagieren Brennstoffe mit dem Sauerstoff in der Luft.
• Nennen Sie die Reaktion bei der Photosynthese. 6 CO2 + 6 H2O > 6 O2 + C6H12O6
• Wie enstand die heutige Atmosphäre? - vor ca. 4 Mrd Jahren gab es eine sauerstofffreie Uratmosphäre , Bindung von CO2 im Wasser - vor ca. 3-4 Mrd Jahren Bindung von O2 im Wasser - vor ca. 2 Mrd Jahren Bildung von O2 im Wasser und Bindung von O2 an Land - vor ca. 0,5 Mrd Jahren Bildung von O2 an Land und O2-Anstieg in der Atmospähre
• Erläutern Sie Reaktionen mit/von Sauerstoff Sauerstoff ist das bekannteste Oxidationsmittel - Verbrennungen und Explosionen - Menschen und Tiere atmen O2 ein und verbrennen Nährstoffe um Energie zu gewinnen. - Korrosion - Rosten = oxidativer Vorgang
• Woraus enstehen Oxide? 1. aus Reaktion eines Elements mit elementarem Sauerstoff 2. aus Reaktionen von Verbindungen mit elementarem Sauerstoff O2 wirkt als Oxidationsmittel und wird selbst bei der Reaktion reduziert
• Was sind Redox-Reaktionen? Koppelungen von Oxidation und Reduktion (sind IMMER gekoppelt)
• Was ist die Oxidation? Elektronenabgabe
• Was ist die Reduktion? Elektronenaufnahme
• Was ist das Oxidationsmittel? Was ist das Reduktionsmittel? Die bei der Oxidation abgegebenen e- nimmt ein geeigneter Reaktionspartner auf. Dieser ist das Oxidationsmittel. (Bsp. Sauerstoff) Bei der Reduktion liefert der Reaktionspartner die aufzunehmenden e-. Er ist das Reduktionsmittel. (Bsp. Wasserstoff)
• Redoxreaktionen allgemein: Oxidation = Elektronenabgabe; Reduktion = Elektronenaufnahme Oxidationsmittel entzieht dem Partner e-  und wird selbst reduziert Reduktionsmittel gibt e- an den Partner ab und wird selbst oxidiert
• Wer ist der Elektronen-Donator und wer der Elektronen-Akzeptor? Der oxidierbare Stoff ist ein e-Donator und der reduzierbare Stoff ist ein e-Akzeptor

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