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Chemie für Ernährungswissenschaftler (Fach) / Flüssigkeiten und Feststoffe (Lektion)

Diese Lektion wurde von Juls96 erstellt.

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• INTERMOLEKULARE Kräfte. Kräfte zwischen Molekülen,zwischen Ionen, oderzwischen Molekülen undIonen.
• Überblick über Intermolekulare Kräfte • Ion-Dipol Kräfte• Dipol-Dipol Kräfte–Spezial Dipol-Dipol Kraft: WasserstoffBrücken• Kräfte, die nichtpolare Moleküle einschließen:–Dipol -induzierte Dipol Kräfte–Induzierte Dipol – Induzierte Dipol Kräfte(London-Kräfte oder Dispersionskräfte)
• Ion-Ion Kräfte im Vergleich zB.Na+—Cl- in SalzDiese sind die stärksten Kräfte.Sie führen zu Festkörpern mit hohen Schmelztemperaturen.NaCl, SP? = 800 oCMgO, SP? = 2800 oC (stärkere Bindung, deshalb höherer Schmelzpunkt700-1100 kJ/mol je höher die Ladung desto stärker die Bindung
• Kovalente Bindungskräfte im Vergleich C=C 610 kJ/mol
• Kovalente Bindungskräfte im Vergleich C–C 346 kJ/mol
• Kovalente Bindungskräfte im Vergleich C–H 413 kJ/mol
• Kovalente Bindungskräfte im Vergleich CN 887 kJ/mol
• Anziehung zwischen Ionen und einem Permanenten Dipol Wasser ist hoch polar und wird von positiven Ionenangezogen und erzeugt somit hydratisierte Ionen. Viele Metallionen werden hydratisiert.Das ist der Grund warum sich Metallsalze in Wasser auflösen.
• Anziehung zwischen den Ionen und dem Dipolmoment hängt von der _________ und der _________________ ab. Anziehung zwischen den Ionen und demDipolmoment hängt von der Ionladung und derIon-Dipol Distanz ab.
• Dipol-Dipol Kräfte Dipol-Dipol Kräfte binden Moleküle aneinander,die dauerhafte Dipole haben. Den Einfluss von Dipol-Dipol-Kräften kann man in den Siedepunkten einfacherMoleküle sehen.Verbindung              Mol. Gewicht                           S.P.N2                              28                                        -196 °CCO                             28                                        -192 °CBr2                           160                                          59 °CICl                             162                                          97 °C
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• Wasserstoff-Brücken Eine spezielle, besonders starke, Form derDipol-Dipol Anziehungskraft. H-Brücke ist am stärksten wenn X und Y = N, O, oder F X—H  ---------  Y—H
• H-Brücke zwischen Ammoniak und Wasser Diese H-Brücke führt zur Bildung vonNH4+ und OH-. Ammoniak ist im Wasser basisch.
• Wasserstoff-Brücken in H2O H-Brücke ist besonders stark in Wasser weil• die O—H Bindung sehr polar ist• Ein O Atom 2 nichtbindende Elektronpaare hatBegründung für viele einzigartige Eigenschaften von Wasser.
• Wasserstoff-Brücken in H2O -Eis Eis hat eine geöffnete gittermäßige Struktur. Dichte von Eis< flüssiges Wasser. Deshalb schwimmt Eis auf Wasser. kleinere Dichte heißt größeres Volumen
• Wasser Eine der SEHR WENIGEN Substanzen, wo der Feststoff,WENIGER DICHT als die Flüssigkeit ist. Wenn ich Eis unter Druck setze, wird es flüssig.
• Eine Konsequenz der Wasserstoff-Brücken Beim einfrieren von Flüssigkeiten, dehnen sie sich aus.→ es braucht mehr Platz
• Wasserstoff-Brücken in H2O -Wärmekapazität H-Brücken führen zu einer anomal hohen spezifischenWärmekapazität von Wasser(4.184 J/g•K) Das ist das Grund warum Wasser verwendet wird, um Feuer zu löschen.  Das ist der Grund warum die Seen/Ozeane das Klimakontrollieren, und warum Gewitter eine riesige Energieausgabe haben. H-Brücken führen zu dem anomal hohen Siedepunkt von Wasser
• Siedepunkt umso größer und schwerer, desto höher der Siedepunktwenn unpolar, niedrigerer Siedepunkt
• Wie können sich nichtpolare Moleküle wie O2 und I2 in Wasser auflösen? Das Dipolmoment des Wassers INDUZIERT ein Dipolmoment in der Elektronenwolke des O2 Die Löslichkeit erhöht sich mit der Masse des Gases
• KRÄFTE, DIE INDUZIERENDE DIPOLE EINSCHLIESSEN Polarisation  Polarisierbarkeit
• Polarisation • Polarisation ist derProzess, um einenDipol zu induzieren
• Polarisierbarkeit • Die Polarisierbarkeit ist der Grad bis zudem die Elektronwolke eines Atoms oder Molekülsverdreht werden kann.
• Denken Sie über I2 nach, welches sich in Ethanol CH3CH2OH auflöst. Der Alkohol schafft provisorischoder INDUZIERT einen Dipol in I2 Bildung eines Dipols aus zwei nichtpolaren I2Molekülen. Die induzierten Kräfte zwischen I2 Molekülen sindsehr schwach, daher sublimiert (wird von einemFestkörper zu einem Gas) der Festkörper I2 .
• sublimiert (wird von einemFestkörper zu einem Gas)
• KRÄFTE, DIE INDUZIERENDE DIPOLE EINSCHLIESSEN Die Stärke des induzierten Dipols hängt von derTendenz ab, deformiert zu werden.Je höher die Molmasse → umso leichter deformiert→ umso größer die Stärke des induzierten Dipols
• Siedepunkte von Kohlenwasserstoffen Moleküle                                   Siedepunkt (°C)CH4(Methan)                             - 161.5C2H6(Ethan)                              - 88.6C3H8(Propan)                           - 42.1C4H10 (Butan)                           - 0.5 Bemerken Sie die lineare Verhältnis zwischendem SP und der Molmasse.
• In Flüssigkeiten • Moleküle sind ständig in Bewegung• es gibt merkliche intermolekulare Kräfte• Moleküle eng nebeneinander• Flüssigkeiten sind fast nicht zusammendrückbar• Flüssigkeiten füllen den Behälter nicht
• Flüssigkeiten -Schlüsseleigenschaften Die zwei Schlüsseleigenschaften, die wirbeschreiben müssen, sind VERDAMPFUNG unddie dazu entgegengesetzte KONDENSATION.
• Flüssigkeiten—Verdampfung Flüssig→ DampfEnergie hinzufügenBrechen IM Bind. Um zu verdampfen, müssen Moleküle genügend Energie haben, um die IM-Kräfte zu brechen.  Das Brechen der IMKräfte benötigt Energie. Der Prozess der Verdampfung ist endotherm.
• Flüssigkeiten - Kondensation Dampf → FlüssigBilden IM BindungenEnergie wird frei
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• Flüssigkeiten - Verbreitung von Energie Bei höherer T haben mehr Moleküle genug Energieum die IM-Kräfte zu brechen und von einem flüssigen Zustand ineinen Dampf-Zustand überzugehen. Wenn die Moleküle verdampfen nehmen sie dadurch E weg. Dies istder Grund warum sich der Körper durch Schwitzen oder nachdem Schwimmen abkühlt.
• Dampfdruck Wenn Moleküle von einem flüssigenZustand in einen Dampf Zustand übergehen entsteht ein DAMPFDRUCK.DAMPFDRUCK ist der Druck des Dampfes, der bei gegebener Temperatur mit derFlüssigkeit im Gleichgewicht steht. Er steigt mit zunehmender Temperatur
• Das Messen des GLEICHGEWICHTDAMPFDRUCKS Die Flüssigkeit in dem Kolben verdunstet und erzeugt Druck aufdem Manometer.
• Flüssigkeiten Gleichgewicht-Dampfdruck DD als eine Funktion von T.1. Die Kurven zeigen alle Drücke undTemperaturen, wo die FLÜSSIGKEIT undder DAMPF im GLEICHGEWICHT sind.2. Der DD steigt mit der T.3. Wenn DD = äußerlicher D, kocht die Flüssigkeit. Das bedeutet, dass sich die SP von Flüssigkeiten mit der Höhenlage ändern.4. Wenn D = 760 mm Hg →T bei der die Flüssigkeitkocht = der NORMALE SIEDEPUNKT5. Der DD eines gegebenen Moleküls mit einergegebenen T hängt von den IM-Kräften ab. Hiersind die DDe nach steigenden IM Kräften geordnet
• Kochende Flüssigkeiten Eine Flüssigkeit kocht,wenn sein Dampfdruckdem atmosphärischemDruck gleichkommt.
• Siedepunkt bei niedrigerem Druck Wenn der Druck gesenkt wird, kann derDampf-Druck dem Außendruck, bei einerniedrigeren Temperatur, gleichkommen.
• Folgen von Dampfdruck- Änderungen Wenn die Dose kühl wird, nimmt der DD desWassers ab. Der Druck in der Dose istkleiner als der Druck der Atmosphäre,daher wird die Dose zerquetscht.
• Verdampfungsenthalpie Verdampfungsenthalpie ist die erforderliche Hitze um eine Flüssigkeit zu verdunsten.FLÜSSIG + Hitze → DAMPFVerbindung                   ∆vapH (kJ/mol)                  IM KräfteH2O                               40.7 (100 °C)                   H-BrückenSO2                                26.8 (-47 °C)                   DipolXe                                  12.6 (-107 °C)                  induziertes Dipol
• OBERFLÄCHENSPANNUNG Moleküle an der Oberfläche benehmen sich anders alsdiejenigen im Inneren. Moleküle an den Oberflächen erfahren eine INNERLICHEAnziehungskraft.Das führt zu einer OBERFLÄCHENSPANNUNG — um dieOberfläche zu brechen benötigt man Energie.→führt auch zu kugelförmigen flüssigen Tropfen
• KAPILLAREFFEKT Intermolekulare Kräfte führen auch zu dem KAPILLAREFFEKT und zur Existenz eines konkaven Meniskus bei einer Wassersäule. oberhalb des konkaven Meniskus →ADHÄSIONSKRÄFTE unterhalb des konkaven Meniskus→KOHÄSIONSKRÄFTE
• ADHÄSIONSKRÄFTE zwischen Wasserund Glas
• KOHÄSIONSKRÄFTE zwischen den WasserMolekülen
• Kapillarität Die Bewegung von Wasser auf einem Stück Papier aufwärts hängt von denH-Brücken im H2O und den -OH Gruppen der Zellulose im Papier ab
• Änderungen der Aggregatszustände von Feststoffen • Schmelzenthalpie, ΔschmelzH (kJ/mol) Schmelzwärme• Kristallisationswärme, –ΔschmelzH (kJ/mol) Erstarrungswärme• Sublimationswärme ΔsublimationH (kJ/mol)– Feststoff → Gasförmig • TREND: Höherer Schmelzpunkt = Höherer ΔschmelzH– Daher: Stärkere Intermolekulare Kraft!
• Phasendiagramme- ÜBERGÄNGE ZWISCHEN PHASEN Die Linien verbinden alle Temperaturen und Drücke, wo ein GLEICHGEWICHT zwischen den Phasen auf beiden Seiten der Linie besteht.(Am Gleichgewicht bewegen sich, zum Beispiel, Partikelnso schnell vom flüssigen Zustand zum gasförmigenZustand wie umgekehrt.)
• Tripelpunkt — Wasser Am TRIPELPUNKTsind alle drei Phasen ingleichgewicht.
• Phasendiagramme— Wichtige Punkte für Wasser                                                      Temp                      Druck                                                      (˚C)                      (mmHg)Normaler Siedepunkt                    100                         760Normaler Schmelzpunkt                  0                           760Tripelpunkt                                 0.0098                       4.58
• Kritische Temp und Druck Bei P und T Zunahme wird die KRITISCHE Temp und Druck erreicht (→sind abhängig davon wie die molekularen Kräfte der Elemente sind) Über der kritischen T gibt es keine Flüssigkeit egalwie hoch der Druck ist. 
• Kritische Temp und Druck -H2O, CO2, CH4, CCl2F2 COMPD                            Tc (°C)                    Dc(atm)H2O                                   374                          218CO2                                    31                            73CH4                                  -82                             46Freon-12                           112                            41(CCl2F2)Bemerken Sie, dass Tc und Pc vonintermolekularen Kräften abhängen.
• Feststoff-Flüssigkeit Gleichgewicht In jedem System wird, wenn man den P vergrößert, die DICHTE steigen. Deshalb wird, wenn der P steigt, das Gleichgewicht die Phase mit der größeren Dichte (oder dem KLEINEREM Volumen/Gramm) bevorzugen.                                  Flüssig H2O                        Fest H2ODichte                          1 g/cm3                             0.917 g/cm3cm3/gram                        1                                       1.09 Die Aufhebung des Drucks bei unveränderlicher T veranlasst Wasser zu schmelzen. Der NEGATIVE HANG der Fest/Flüssig Linie ist bei H2O einzigartig. Fastalles anderes hat einen positiven Hang.

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