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Chemie für Ernährungswissenschaftler (Fach) / Materie und Messen (Lektion)
Kapitel 1
Diese Lektion wurde von Juls96 erstellt.
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- Chemie – Die Wissenschaft, die sich mit der Charakteriesierung,Zusammensetzung und Umwandlung von Stoffen und dendamit einhergehenden Energieveränderungen befasst.
- Materie Etwas das Masse hat und Raum einnimmt
- Energie Die Kapazität, Arbeit zu leisten oder Hitze zu übertragen.
- Die Kapazität, Arbeit zu leisten oder Hitze zu übertragen. Eine generelle Feststellung basierend auf das beobachteteVerhalten von Materie, bei der keine Außnahmen bekannt sind.
- Wissenschaftliche Methode • Beobachten• Hypothese• Beobachten oder Experiment• Theorie• Beobachten oder Experiment• Gesetz
- Naturgesetze • Massenerhaltungssatz• Energieerhaltungssatz • Äquivalenz von Masse und Energie
- Massenerhaltungssatz - Während einer chemischen Reaktion lässt sich keineVeränderung der Gesamtmasse beobachten.
- Energieerhaltungssatz - Es ist nicht möglich innerhalb eines abgeschlossenen SystemsEnergie zu erzeugen oder zu vernichten. Energie kann aberzwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt werden,beispielsweise von Bewegungsenergie in Wärmeenergie.
- Äquivalenz von Masse und Energie – die kombinierte Menge von Masse und Energie imUniversum ist fix. E=mc2
- Das Periodensystem Dmitri Mendeleev (1834 - 1907)• Die Elemente, die Namen der Elemente, und deren Symbolewerden auf dem PERIODENSYSTEM gefunden.• Wie viele Elemente gibt es?• 118 Elemente
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- Glenn Seaborg (1912-1999 ) • Hat 8 neue Elemente entdeckt.• Die einzige lebende Person nach der ein Element benannt wurde.• UC Berkeley
- CHEMISCHE ELEMENTE – ein chemisch nicht weiter trennbarer Stoff
- Robert Boyle (1661) “The Sceptical Chymist” CHEMISCHE ELEMENTE -“Elemente sind bestimmte primitive und einfache,völlig unvermischte Körper; sie enthalten keineanderen Körper, sie sind die Zutaten, aus denen alleperfekt gemischten Körper zusammentgesetzt sindund in welche diese letzlich zerlegt werden.”.
- Das Atom Ein Atom besteht aus:• Kern – (Protonen und Neutronen)• Elektronen im Raum um den Kern.
- CHEMISCHE VERBINDUNGEN werden aus Atomen zusammengesetzt und könnensomit zu jenen Atomen gespalten werden.
- MOLEKÜL Ein MOLEKÜL ist das kleinste Teilcheneines bestimmten Reinstoffes und besitzt diechemischen Eigenschaften eines Stoffes.Die Zusammentsetzung von Molekülenwird durch eine MOLEKULARE FORMEL dargestellt.
- Chemie & Materie • Wir können die MAKROSKOPISCHE Welt - was wir sehen können - erforschen• Um die TEILCHEN oder SUBMIKROSKOPISCHE Welt – die wir nicht sehen können – zuverstehen.• Wir verwenden SYMBOLE um diese Welten zu beschreiben
- Kinetische Natur der Materie Materie besteht aus sich bewegendenAtomen und Molekülen.
- ZUSTÄNDE DER MATERIE • Feststoffe (solids) • Flüssigkeiten (liquids)• GASE (gases)
- ZUSTÄNDE DER MATERIE • Feststoffe (solids) — starre Gestalt, befestigtes Volumen. Außengestalt kann dieatomare und molekulare Einordnung widerspiegeln. – gut verstanden
- ZUSTÄNDE DER MATERIE • Flüssigkeiten (liquids) — haben keine feste Gestalt und müssen keinen Behälter völlig füllen. – nicht gut verstanden
- ZUSTÄNDE DER MATERIE • GASE (gases) — breiten sich aus, um ihren Behälter zu füllen.– Theoretisch gut verstanden
- Physikalische Eigenschaften • Farbe • Schmelz- und Siedepunkt• Geruch
- Physische Veränderungen • Kochen einer Flüssigkeit• Schmelzen eines Feststoffes• Auflösen eines Festkörpers in einer Flussigkeit, um eine homogene Mischung zu bekommen – eine LÖSUNG.
- Homogene Mischung – Lösung, 2 oder mehr Substanzen in demselben Zustand
- Heterogene Mischung - besteht erkennbar aus unterschiedlichen Teilen; z.B. Sand und Eisenpulver
- DICHTE (density) – eine wichtige und nützliche physikalische EigenschaftDensity = mass (g) volume (cm3)
- Dichte -Quecksilber 13.6 g/cm3
- Dichte -Platin 21.5 g/cm3
- Dichte -Aluminium 2.7 g/cm3
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- • Chemische Veränderungen oder Chemische Reaktionen Transformation von einem oder mehrerern Atomen oder Molekülen in ein oderverschiedene Moleküle.
- Typen von Beobachtungen und Maßen • QUALITATIVE Beobachtungen von Reaktionen — Veränderungen in Farbe und PhysischemZustand.• QUANTITATIVE MAßE, die Zahlen einschließen.• Verwenden Sie SI-Einheiten —Système International d’Unités
- SI Einheiten Länge Meter, mMasse Kilogram, kgZeit Sekunden, s Temperatur Kelvin, K Celsius degrees, ˚C
- Einheiten der Länge • 1 kilometer (km) = 1000 meters (m)• 1 meter (m) = 100 centimeters (cm)• 1 centimeter (cm) = 10 millimeter (mm)• 1 nanometer (nm) = 1.0 x 10-9 m
- Metrische Vorsilben Name Symbol Faktor• tera T 1012• giga G 109• mega M 106• kilo k 103• deca da 10• deci d 10-1• centi c 10-2• milli m 10-3• micro μ 10-6• nano n 10-9• pico p 10-12• femto f 10-15
- Temperaturskalen • Fahrenheit• Celsius• Kelvin100°F = 38 °C = 311 K
- Temperaturskalen -Zusammenhang Fahrenheit Celsius Kelivn Siedepunkt 212 ˚F 100 ˚C 373 Kvon Wasser ↑ ↓ 180 °F 100°C 100 K Gefrierpunktvon Wasser 32 °F 0°C 273 KBemerkung: 1 Kelvin Einheit = 1 degree Celsius
- Rechnen mit Temperaturen Normalerweiße rechnet man mit Temperaturen in KelvinT (K) = t (˚C) + 273.15Körper Temp = 37 ˚C + 273.15 = 310 KFlüssiger Stickstoff = -196 ˚C + 273.15 = 77 K
- Gebrauch von Zahlen - GenauigkeitWie nah gemessene Werte mit dem richtigen Wert übereinstimmen- PräzisionWie nah individuelle Maße miteinander übereinstimmen
- Experimentelle Fehler Fehler = experimentell erhobener Wert – anerkannter WertFehler Prozent = Fehler x 100% anerkannter Wert
- Signifikante Stellen – Ziffern, von denen die Person, die das Maß nimmt, glaubt,dass sie richtig sind– Messen Sie einen km mit einem 30 cm-Lineal versus Messungmit einem professionellem Messgerät • Exakte Zahlen haben eine unendliche Anzahl an signifikanten Stellen12.000000000000000 = 1 DuzendWeil es eine exakte Zahl ist
- Signifikante Stellen - Regeln • Führende Nullen in einer Dezimalzahl sind niemals zu den signifikanten Stellen zu zählen.0.000357 hat drei signifikante Stellen• Hinten angestellte Nullen können signifikant sein- Je nachdem wie es geschrieben wird (wissenschaftl. Schreibweise/ Notation 2.40 x 103 oder normale Zahl 2400)2400 Nägel - gezählt or gewogen?• Verwende die wissenschaftliche Schreibweise um Zweifel zu vermeiden2.40 x 103 hat wie viele signifikante Stellen?• Wissenschaftliche Schreibweise von LogarithmenNimm den log von 2.40 x 103log(2.40 x 103) = 3.380Wie viele signifikante Stellen?• Nulle in der Mitte sind immer signifikant3.0604 hat fünf signifikante Stellen• Die Regeln der signifikanten Stellen für dieMultiplikation und Division müssen uns helfen ein Ergebnis zu bestimmen, wo sich unsere Antworten unterscheiden würden.
- Verwendung von Zahlen • Regel zur Multiplikation & Division Die Anzahl signifikanter Stellen des Ergebnisses wird vonder Zahl mit der geringsten Anzahl signifikanter Stellenbestimmt.
- Verwendung von Zahlen • Regel zur Addition & Subtraktion Ergebnis enthält kleinste dezimale Stelle der Summanden
- Das Problem-Lösen • Lesen Sie vorsichtig!• Was ist bekannt? Was ist nicht bekannt? Schreiben Sie es auf!• Machen Sie einen Plan.• Führen Sie es durch, überprüfen Sie es, und führen Sie es nochmals durch!• Ist Ihre Antwort sinnvoll?
- Klassifikation von heterogenen Gemischen gasförmig + gasförmig → immer homogene miteinander vermischt fest + fest Gemenge Granit, Sand + Salz fest + flüssig Suspension Malerfarbe, Schlammflüssig + flüssig Emulsion Milchfest + gasförmig Aerosol Rauchflüssig + gasförmig Aerosol Nebel
- Klassifikation von heterogenen Gemischen Lösungen wenn homogen vermischt:fest + festfest + flüssigflüssig + flüssig