Allgemeine Chemie 1. Skript Allgemeine und Anorganische Chemie

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1 Allgemeine Chemie 1 Skript Allgemeine und Anorganische Chemie Inhaltsverzeichnis: 1. Atome...3 A Elektronen...3 B Protonen...4 C Neutronen...5 D Aufbau von Atomen...5 E Isotope...6 F Radioaktivität Stöchiometrie...11 A Moleküle...11 B Ionen...12 C Empirische Formel...12 D Avogadro Zahl Elektronen/ Atommodelle...13 A Elektromagnetische Strahlung...13 B Welle Teilchen Dualismus...16 C Wellenfunktion...17 D Quantenzahlen und Orbitale...20 E Elektronenstruktur von Atomen mit mehr als einem Elektron...23 F Das Periodensystem Chemische Bindungen...31 A Ionische Bindung...31 B Kovalente Bindung, Lewis Formeln...32 C Ausnahmen der Oktettregel...34 D Vergleich...35 E Dissoziationsenergie Räumliche und elektronische Struktur von Molekülen...37 A VSEPR-Modell...37 B Valence-Bond (VB) Theorie...42 C Hybridorbitale...44 D Molekülorbitale Gase...47 A Druck...48 B Gesetz von Boyle...48 C Gesetz von Gay-Lussac...48 D Ideales Gasgesetz...49 E Daltonsches Gesetz für Partialdrücke...50 F Reale Gase...51

2 Allgemeine Chemie 2 7. Flüssigkeiten...52 A Intermolekulare Kräfte...52 B Wasserstoffbrückenbindung...55 C Struktur von Flüssigkeiten Festkörper...58 A Amorphe Festkörper...59 B Ionenkristalle...59 C Metallkristalle...60 D Molekülkristalle und Vernetzte Festkörper Thermodynamik 1. Hauptsatz...62 A Begriffe...62 B Reversible und Irreversible Vorgänge...63 C Wärme...64 D Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik...65 E Enthalpie...66 F Standardbildungsenthalpien Thermodynamik 2. und 3. Hauptsatz...68 A Spontane Prozesse...68 B Entropie und freie Enthalpie G (Gibbssche freie Energie) Lösungen...70 A Auflösungsprozess...70 B Lösungsenthalpie...71 C Prinzip des kleinsten Zwangs...72 D Konzentration von Lösungen Das chemische Gleichgewicht...72 A Die Gleichgewichtskonstante...74 B Thermodynamik und Gleichgewicht Säuren und Basen...77 A Definition nach Brønstedt-Lowry...77 B Lewis-Säuren/Basen...79 C ph-wert...80 D Starke und schwache Säuren und Basen Redoxreaktionen...85 A Oxidationszahlen (OZ)...86 B Redoxreaktionen Reaktionskinetik...88 A Momentane Geschwindigkeit + Konzentrationsabhängigkeit...89 B Zeitabhängigkeit der Konzentration...90

3 Allgemeine Chemie 3 1. Atome gr. atomos = unteilbar heute: Atome sind teilbar, aber das fällt in die Physik John Dalton ( ): Jedes Element besteht aus kleinsten, nicht teilbaren Teilchen. Alle Atome eines Elements sind gleich. Alle Atome von verschiedenen Elementen sind verschieden. Bei chemischen Reaktionen werden Atome verbunden oder getrennt. Es werden keine Atome zerstört oder umgewandelt. Eine chemische Verbindung resultiert aus der Verknüpfung von Atomen jeweils der gleichen Sorte in einem festen Mengenverhältnis. Gesetz der Erhaltung der Masse: Die Summe der Masse der Reaktanden ist gleich der Summe der Masse der Produkte. Teilen von Atomen (Atome bestehen aus subatomaren Teilchen) Elektronen, e - Protonen (2 up und Neutronen (1 up und 2 down Quarks) 1 down Quarks) A Elektronen negative Ladung: e 1, C e elementare Ladung sehr geringe Masse: 28 m = 9, g 0,0055 u

4 Allgemeine Chemie 4 Erzeugung: Vakuum Kathode + Anode Kathodenstrahl Abbildung 1: Elektronenerzeugung mit Hilfe eines Kathodenstrahls B Protonen Ladung: q = + 1e Masse: 24 m = 1, g Erzeugung: 1,07276 u Vakuum e - H + Kanalstrahl Kathode + Anode Abbildung 2: Erzeugung von Protonen

5 Allgemeine Chemie 5 C Neutronen keine Ladung Masse: m = 1, g D Aufbau von Atomen. Radius Radius Kern 1fm Atom = 10 m pm = m Kerne bestehen (mit Ausnahme von 1 1 H ) aus Protonen und Neutronen Anzahl der Elektronen entspricht der Anzahl der Protonen Ladung eines Atoms ist neutral: q = 0, wenn q 0, dann Ionen A Z Atomsymbol z.b Cl A Ladung Z Atomsymbol Anzahl z.b Cl Z Anzahl der Protonen; Kernladungszahl, Ordnungszahl A Anzahl der Neutronen + Z; Kernmasse

6 Allgemeine Chemie 6 E Isotope Gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen, aber unterschiedliche Anzahl von Neutronen gleiche chemische Eigenschaften, aber unterschiedliche Masse Bsp.: Urananreicherung 235 U Anteil von 0,7 % 238 U kommt in UF 6 vor F Radioaktivität 1896 entdeckt von Henri Becquerel Name der Strahlung 1. α - Strahlung 2. β - Strahlung 3. γ - Strahlung Art der Strahlung Teilchenstrahlung ( 4 He α Teilchen) 2 Teilchenstrahlung ( e β Teilchen) elektromagnetische Strahlen (Photonen) Geschwindigkeit v < 10% c v < 90% c v = c Reichweite/ Abschirmung Papier, Haut 3 mm Aluminium mehrere cm Blei, 1 m Beton 4.* Positron β + (Positron) Strahlung v < 90% c 3 mm Aluminium 5.* p - Strahlung 1 1H Kern, Proton v < 10% c 6.* n - Strahlung n Neutron v < 10% c *4. 6. sind besondere Strahlungsarten, die seltener auftreten Tabelle 1: Strahlungsarten

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