Allgemeine Chemie für Biologen (1.Sem. Biologie/

Biologie (Fach) / Allgemeine Chemie für Biologen (1.Sem. Biologie/ Regensburg 2017) (Lektion)

Allgemeine Chemie für Biologen (1.Semester Biologie/ Regensburg 2017)

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Warum kann man Natriumhydrogencarbonat nicht zu Natriumcarbonat oxidieren? Bei einer Oxidation muss sich die Oxidationszahl ändern, was hier nicht passiert: NaHCO3 --> Na2CO3
Ordnen Sie die folgenden Substanzen nach zunehmender Säurestärke (1-6): [1] HClO4 [2] HBr [3] NaOH [4] LiCl [5] NH4F [6] H3PO3 3-4-5-6-2-1 NaOH (3), LiCl (4), NH4F (5), H3PO3 (6), HBr (2), HClO4 (1) Base: Protonenakzeptor, Säure: Protonendonator Säurestärke nimmt mit der Elektronegativität und der Atomgröße zu und je mehr O-Atome an das Z-Atom jedoch nicht an H-Atom gebunden sind, desto stärker die Säure HClO4 zerfällt zu HCl und 2O2 --> sehr starke Säure wegen HCl HBr zerfällt zu H+ und Br- --> Br und H braucht nur noch 1 H+ aufnhemen um Edelgaskonfiguration zu erreichen NaOH zerfällt zu Na+ und OH- --> sehr starke Base da OH- entsteht LiCl zerfällt zu Li+ und Cl- --> Cl- 1 H+ für Edelgaskonfiguration, aber Li+ muss 1 e- aufnehmen NH4F zerfällt zu NH4+ und F- --> F- stark Elektronennegativ aber viele H Atome an N3- gebunden weshalb leicht basisch, da es nur 1 H+ aufnimmt
In einer Spannungsreihe finden sich 3 Redoxsysteme: Au3+ + 3e- <--> Au E°=1,5V Ni2+ + 2e- <--> Ni E°=-0,25V Zn2+ + 2e- <--> Zn E°=-0,76V Warum ist die Aussage, dass durch eine wässrige HCl-Lösung nur eines der drei Metalle oxidiert wird falsch? Das Elektrodenpotential gibt an, welche elektrische Spannung eine Elektrode liefern kann oder welche Spannung benötigt wird, um – beispielsweise bei einer Elektrolyse – einen bestimmten Zustand aufrecht zu erhalten. Eine Reaktion läuft spontan ab, wenn die Gesamtpotentialdifferenz größer 0 ist (E°(Kathode) > E°(Anode)) Ni und Zn sind sehr unedle Metalle, welche äußerst leicht oxidieren.
Flüssigkeiten sind unter anderem durch ihren Dampfdruck charakterisiert. Substanzen mit einem hohen Dampfdruck gelten als leicht flüchtig, solche mit einem niedrigem Dampfdruck als schwer flüchtig. Es wird ein Feststoff, dessen Dampfdruck näherungsweise null ist in einem Lösungsmittel gelöst und die Eigenschaften der Lösung mit denjenigen des reinen Lösungsmittels verglichen. Wann siedet eine Flüsigkeit in Bezug auf ihren Atmosphärendruck? Eine Flüssigkeit siedet, wenn der Dampfdruck genauso groß wie der Atmosphärendruck ist.
Gegeben ist eine 250ml wässrige Eisen(III)bromid-Lösung der Konzentration c=0,5mol/l [Relative Atommassen: M(Fe)=55,8 M(Br)=79,9 M(O)=16 M(H)=1] Wie viel Mol Br-Ionen enthält die Lösung? 0,375 Mol Br- --> FeBr3 zerfällt in 4 Teile, davon 3 Br-. Wir hätten also anfänglich 3/4 Mol Br- Ionen. Da wir jedoch in unserer Lösung nicht 1 Mol FeBr3 haben, sondern 0,5mol/l müssen wir das noch mit den 3/4 multiplizieren: Wir erhalten also 3/8mol/l, bzw. 0,375 Mol
Wie lautet der Name für folgende Verbindung: Na2[FeF4(NH3)2]*2H2O Natrium-diammin-tetrafluoroferrat(2)-Dihydrat
Warum werden Reaktionen dritter Ordnung äußerst selten beobachtet? Es ist sehr unwahrscheinlich, dass 3 Teilchen zum genau selben Zeitpunkt zusammenstoßen.
Für die Dissoziationsstufen einer schwachen, zweiprotonigen Säure gelten die pKs-Werte: pKs(H2A)=2,1 und pKs(A-)=5,9 Es liegen 30ml einer wässrigen Lösung der schwachen Säure H2Amit der Stoffmengenkonzentration c(H2A)=0,1mol/L vor. Wie viele ml einer Natronlauge der Konzentration c(NaOH)=1mol/L müssen zugegeben werden, damit eine Pufferlösung vorliegt, die im pH-Bereich von 5,9 optimal wirksam ist? Über die Säure wissen wir: V=30ml c=0,1mol/L. Gesucht ist nun das Volumen der dazugehörigen, korrespondierenden Base, also der Natronlauge mit der Konzentration c=1mol/L. Wir benötigen also V(NaOH)=n(H2A)/c(NaOH) Schritt 1: n(H2A) mit der Formel n=c*V berechnen: n(H2A)=c(NaOH)*V(H2A)=1mol/L*0,03L=0,003mol Schritt 2: Die Formel V(NaOH)=n(H2A)/c(NaOH) anwenden: V(NaOH)=0,003mol/1mol/L=0,003L ---> Gibt man also 0,003L (3ml) NaOH hinzu wird aus H2A HA-. Nochmal 3 ml dann wird daraus A-, was jedoch nicht gewünscht ist, sondern ein Gleichgewicht. Also genau der Punkt zwischen HA- und A-. Deswegen die 3ml für HA- plus 0,5*3ml=4,5ml
Sie haben 2 Salzsäurelösungen vorliegen. Eine Messung des pH-Werts beider Lösungen ergibt für die erste Lösung einen pH-Wert von 0,3 und für die zweite Lösung einen pH-Wert von 5,4. Sie vermischen jeweils 100ml der ersten Lösung (pH=0,3) mit 600ml der Zweiten (pH=5,4). Wie groß ist der pH-Wert des resultierenden Gemischs? pH=-logc(Gemisch) wegen starker Säure Schritt 1 Konzentrationen berechnen: c=10^(-pH) ---> c1=10^(-0,3)mol/L c2=10^(-5,4)mol/L Schritt 2 Teilchenanzahlen berechnen: n=c*V ---> n1=c1*V1=10^(-0,3)*0,100L=0,05mol n2=10^(-5,4)mol/L*0,600L=2,39*10^(-6)mol Schritt 3 Teilchenanzahl des Gemischs berechnen: n1+n2=n(Gemisch) ---> 0,05mol+2,39*10^(-6)mol=0,0500023mol (gerundet immernoch 0,05mol) Schritt 4 Konzentration der Mischung berechnen: c=n/V ---> 0,05mol/0,7L=1/14mol/L Schritt 5 pH-Wert berechnen: pH=-logc ---> pH=-log(1/14mol/L)=1,146 Der pH-Wert des Gemischs beträgt 1,15
Warum sind Salze generell schlechter in Ethanol löslich als in Wasser? Ethanol ist weniger stark polar als Wasser. Nur die OH-Gruppe ist polar. Mit steigender Kohlenwasserstoffkettenlänge der Alkohole wird es auch für Salze immer schwieriger sich darin zu lösen.
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Ein Lösungsvorgang mit einer positiven Entropieänderung läuft bei höherer Temperatur spontaner ab, als bei niedriger Temperatur. W/F? Wahr, da bei höheren Temperaturen die Wahrscheinlichkeiten für einen Zusammenstoß erhöht werden.
Wenn man die Löslichkeitsproduktkonstante und die Summenformel eines Salzes kennt, lässt sich dann die Löslichkeit eines Salzes berechnen? Ja, mit der Formel K(c)=[Ag+]*[Cl-]/[AgCl]
Ein in Wasser schwer lösliches Salz, dessen Anion das einer schwachen Säure ist, kann wie gelöst werden? Durch die Zugabe einer starken Säure. Die starke Säure erzeugt viele H3O+-Teilchen, wodurch das Anion leichter gelöst wird
Was gilt in einer gesättigten, wässrigen Lösung von CoCl3 für die Konzentration von Cl--Ionen? c(Cl-)=3c(Co2+)
Wie verhält sich die Hydratisierungsenthalpie bei steigendem Radius der Kationen/Anionen eines Salzes? Je größer der Radius der Anionen/Kationen, desto kleiner die Hydratisierungsenthalpie, nach der Born-Landé-Gleichung
Teilen Sie dir folgenden Verbindungen nach ihrem Bindungscharakter ein: Ne CsF Na LiI2 HBr NO2 MgSO4 CaCl2 ionisch (i), kovalent (mehr oder weniger polar)(k), ionisch und kovalent (ik), metallisch (m), keine (o) Ne (o), CsF(i), Na (m), LiI2 (ik), HBr (k), NO2 (k), MgSO4 (ik), CaCl2 (i)
Es existieren Bakterien, die das im Bodenwasser vorkommende Nitrat als Oxidationsmittel für organische Substanzen nutzen. Das Nitrat wird dabei zu Distickstoffmonoxid reduziert. Als organische Substanz, die unter Energiegewinn oxidiert wird, können sie Oxalsäure verwenden, die zu Hydrogencarbonat oxidiert wird. Formulieren Sie dir Redoxgleichung. Reduktion: 2NO3- + 8e- + 10H+ ---> N2O + 5H2O Oxidation: C2H2O4 + 2H2O ---> 2HCO3- + 4H+ + 2e- Redox: 2NO3- + 8e- + 10H+ + 4C2H2O4 + 2H2O ---> N20 +5H20 + 8HCo3- +16H+ +8e- Kürzen: 2NO3- + 4C2H2O4 + 3H2O ---> N2O + 8HCO3- + 6H+
Sie untersuchen den Übergang eines aktiven (gefalteten) Proteins in seine inaktive (denaturierte) Form. Dieser Prozess kann als ein einfaches chemisches Glichgewicht zwischen der gefalteten und denaturierten Proteinform beschrieben werden. Durch geeignete Experimente haben Sie bereits folgende Kenngrößen der Denaturierung ermittelt: deltaH(R)=183KJ/mol, deltaS(R)=491J/mol*K Berechnen Sie die Temperatur (in °C) bei der das Protein genau zur Hälfte in seiner aktiven und zur Hälfte in seiner denaturierten Form vorliegt. Zur Berechnung benötigen wir folgende 2 Formeln: deltaG(R)=deltaH(R) - T(R)*deltaS(R) und deltaG(R)=-R*T*lnK Wenn nun das Protein im Gleichgewicht, also gleichermaßen im aktiven und denaturierten Zustand vorliegen soll, dann nimmt K den Wert 1 an (K=Gleichgewichtskonstante). Daraus wiederum kässt sich schließen, dass deltaG(R) im Gleichgewicht null ist, da ln1=0 Überträgt man das nun auf die erste Formel kann man nach T umstellen: T=deltaH/deltaS und nun die Werte einsetzen: T=183*10^3J/mol : 491J/mol*K= 372,7K In °C also 372,7K-274K=99,7°C
Sie sind in der Drogenfahndung tätig und haben eine Probe mit Methamphetamin (M=149g/mol pKb=4). Es soll überprüft werden, ob dieSubstanz in reiner Form vorliegt oder beispielsweise durch Milchzucker gestreckt wurde. Dazu lösen Sie 200mg des sichergestellten Pulvers in 40ml Wasser und titrieren mit einer HCl-Lösung der Konzentration 0,1mol/L. Als Säure-Base Indikatoren für die Titration stehen Methylorange (pKs=4,2) oder Phenolphtalein (pKs=8,5) zur Verfügung. Die Durchführung der Titration ergibt einen Verbrauch von 10,5ml an HCl-Lösung bis zum Äquivalenzpunkt. Welchen Indikator verwenden Sie? Methylorange. Am ÄP liegt die korrespondierende schwache Säure des Methamphetamins (pKs=10) vor. Der ÄP liegt daher im sauren pH-Bereich. Es wird folglich ein Indikator benötigt, der im Sauren umschlägt.
Sie sind in der Drogenfahndung tätig und haben eine Probe mit Methamphetamin (M=149g/mol pKb=4). Es soll überprüft werden, ob dieSubstanz in reiner Form vorliegt oder beispielsweise durch Milchzucker gestreckt wurde. Dazu lösen Sie 200mg des sichergestellten Pulvers in 40ml Wasser und titrieren mit einer HCl-Lösung der Konzentration 0,1mol/L. Als Säure-Base Indikatoren für die Titration stehen Methylorange (pKs=4,2) oder Phenolphtalein (pKs=8,5) zur Verfügung. Die Durchführung der Titration ergibt einen Verbrauch von 10,5ml an HCl-Lösung bis zum Äquivalenzpunkt. Ermitteln Sie die Reinheit der Probe, also den Prozentualen Masseanteil der Droge im vorliegenden Pulver. Massenanteil: ß=c*M (M=149g/mol) Da wir eine Titration bis zum Äquivalenzpunkt haben, müssen n(Droge)=n(HCl) sein. n=c*V, also n(HCl)=0,1mol/L*0,105=0,0105mol der Droge. Wir setzen ein: ß(Droge)=0,0105mol*149g/mol=1,5645g Prozentualer Massenanteil: 1,5645g/2g(200mg)=0,78225=78,2%
Der Eisengehalt eines medizinischen Eisenpräparats soll durch photometrische Bestimmung des Fe2+ - Phenantrolinkomplexes ([Fe(Phen)3]2+) wie folgt ermittelt werden: Eine Tablette des Präparats der Masse 0,72g wird in Wasser gelöst, mit O-Phenantrolin (zweizähniger Ligand) und allen anderen Reagenzien versetzt und die Lösung auf 250ml aufgefüllt. Die Absorbanzmessung einer 1:200 verdünnten Lösung mittels einer 1cm Küvette liefert eine Absorbanz von 0,39 Berechnen Sie nun die Stoffmenge an Fe2+, die in 250ml Probelösung vorliegt und daraus anschließend den Masseanteil (prozentuale Angabe) an Eisen in der Tablette. M(Fe)=55,85 Extinktionskoeffizient(Fe2+-Phenantrolinkomplex)=11000L/mol*cm Masseanteil: m=M*n (M(Fe)=55,85) A(Extinktion Phenantrolinkomplex)=Extinktionsk.*c*d (d=1cm, Extinktionsk.=11000l/mol*cm, A=0,39) Wir lösen also zuallererst die Gleichung für c(Komplex) auf: 0,39=11000l/mol*cm * 1*c ---> c=7,09*10^(-3)mol/L Schritt 2: n mit der Formel n=c*V bestimmen (c=7,09*10^(-3), V=250ml=0,25L) n=1,7725*10^(-3)mol Schritt 3: In Formel m=M*n einsetzen (M(Fe)=55,85, n=1,7725*10^(-3)mol) m=0,0989g Schritt 4: Anteil an Eisen in einer Tablette: 0,0989g/0,72g=0,1374=14%
Henderson-Hasselbalch-Gleichung und deren Verwendungszweck: Für pH-Berechnungen von Puffergemischen: pH=pKs+lg([A-]:[HA]) / pH=pKs+lg(n(A-):n(HA))
Gibbs-Helmholtz Gleichung und deren Verwendungszweck: Zur Ermittlung der freien Enthalpie, also ob die Reaktion spontan (G negativ) oder unfreiwillig (G positiv) abläuft. deltaG = deltaH - T * deltaS (deltaG = -R*T*lnK)
Formel für die Massenkonzentration: ß=m/V ß=c*M=g/L
Formel für die Stoffmengenkonzentration: c=n/V=mol/L
Formel des Massenwirkungsgesetzes: K=[C]*[D]/[A]*[B] K=Gleichgewichtskonstante
Formel für Ks-Wert: Ks=[H+]*[A-]/[HA]
pH-Wert bei starken Säuren: pH=-lg[HA]
pH-Wert bei schwachen Säuren: pH=1/2*pKs-1/2*lg[HA]
Formel für die Pufferkapazität: ß=delta c/ delta pH
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Um welchen pKs-Bereich sind Puffer normalerweise wirksam? pKs+/-1
Formel und Verwendungszweck der Nernst-Gleichung: E=E°+(0,059V/Z)*log(c(Ox)/c(Red)) E=Potential der Halbzelle E°=Standardelektrodenpotential Z=Anzahl der übertragenden e-
Formel und Verwendungszweck des Lambert-Beerschen Gesetzes: Das Lambert-Beersche Gesetz wird zur Bestimmung der Konzentration einer Lösung mittels dem absorbierten Licht verwendet. A=-ln(I(Transmission)/I(Einstrahlung))=dek.Extinktionskoeff.*c*d A=Absorbanz I=Intensität d=Dicke der Küvette
Was ist eine Reaktion 0. Ordnung und wie lautet die Formel derReaktionsgeschw. dafür? Lichtreaktion z.B. Also eine Reaktion, die unabhängig von der c der Reaktanden abläuft. v=c(t)/t v=Reaktionsgeschw. c(t)=Konzentration zum Zeitpunkt t
Was ist eine Reaktion 1. Ordnung und wie lautet die Formel derReaktionsgeschw. dafür? Katalyse oder Radioaktivität. Die Reaktionsgeschw. ist nur von der c abhängig. a(t)=a(0)*e°(−kt) k=Proportionalitätsfaktor (auf Deutsch: Wachstumsfaktor)
Was ist eine Reaktion 2. Ordnung und wie lautet die Formel der Reaktionsgeschw. dafür? Klassische Reaktion wo die Geschw. von c der Ausgangsstoffe abhängt. v=k*[A]*[B]