Fachsemester: Studiengang: Biologie Molekulare Zellbiologie Andere

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1 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 1 von 9 Punkte: von 91 Matrikelnummer: Name: Vorname: Bitte eintragen: Bitte ankreuzen: Fachsemester: Studiengang: Biologie Molekulare Zellbiologie Andere Bitte prüfen Sie Ihre Klausur sofort auf Vollständigkeit und Lesbarkeit (Seite 1-9, Aufgaben 1-14). Spätere Beanstandungen werden nicht berücksichtigt!!! Frage 1 [6P] Vervollständigen Sie folgenden Ausschnitt aus der radioaktiven Zerfallsreihe für Thorium ( Isotopenschreibweise! Th) in e e He He Ac Th Ra Rn Ra Benennen Sie die Arten radioaktiver Strahlung, die hierbei freiwerden! α- ( He) und β-strahlung ( e) Frage 2 Geben Sie die Valenzelektronenkonfiguration für folgende Atome bzw. Ionen an! a) Schwefel: 3s 2 3p 4 b) Quecksilber: 6s 2 5d 10 4f 14 c) Cr 3+ : (4s 0 ) 3d 3 d) Cu 2+ : (4s 0 ) 3d 9

2 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 2 von 9 Frage 3 [8P] Formulieren Sie folgende Gesetze: a) Hund-Regel Entartete Orbitale werden so besetzt, dass eine maximale Zahl ungepaarter Elektronen mit parallelem Spin resultiert. b) Oktettregel Atome streben Edelgaskonfiguration, d.h. die Acht- Elektronenkonfiguration an. Dafür nehmen Nichtmetalle Elektronen auf (Nichtmetalle bilden Anionen oder gehen kovalente Bindungen ein), Metalle geben Elektronen ab (Metalle bilden Kationen). (Streng gilt die Oktettregel nur für die zweite Periode.) c) Gesetz der konstanten Proportionen Eine bestimmte chem. Verbindung enthält stets die gleichen Elemente im gleichen Massenverhältnis. Frage 4 Wie nennt man zwei Atome mit unterschiedlicher Elektronenzahl aber gleicher Ordnungszahl? Ionen unterschiedlicher Neutronenzahl und unterschiedlicher Protonenzahl? Elemente gleicher Ordnungszahl aber unterschiedlicher Neutronenzahl? Isotope

3 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 3 von 9 Frage 5 Geben Sie an, wie sich die folgenden Eigenschaften der im Periodensystem angeordneten Elemente innerhalb der Hauptgruppen sowie der Perioden verhalten! a) Atomradius Zunahme innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten Abnahme innerhalb der Periode von links nach rechts c) Metallcharakter Zunahme innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten Abnahme innerhalb der Periode von links nach rechts Frage 6 a) Zeigen Sie mittels der VB-Theorie, welche Geometrie ein Kupfer(I)-Komplex mit der Koordinationszahl 4 aufweist! Cu + : d 10 3d 4s 4p sp 3 -Hybrid tetraedrisch

4 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 4 von 9 Frage 7 [6P] Kommt es zu einer Fällung von Magnesiumhydroxid (L P = 8, mol 3 /l 3, wenn in einer 1 mm wäßrigen Magnesiumnitratlösung der ph-wert auf 9,0 eingestellt wird? poh = 14 - ph = 5 [OH - ] = 10-5 mol/l Ionenprodukt: [Mg 2+ ] [OH - ] 2 = 10-3 mol/l mol 2 /l 2 = mol 3 /l 3 Ionenprodukt < LP keine Fällung Frage 8 Welche Art der chemischen Bindung (kovalent, ionisch, metallisch) liegt in folgenden Verbindungen vor? Verbindung: Art der Bindung: Sr metallisch Cl 2 kovalent PCl 3 kovalent BaCl 2 ionisch Frage 9 Wieviel g Natriumperchlorat müssen Sie mit Wasser auffüllen, um 400 ml einer 0,3 M Lösung zu erhalten? M NaClO4 = (22, , ,999) g/mol = 122,4406 g/mol c = V = M V m = c M V = 0,3 mol/l 122,4406 g/mol 0,4 l = 14,69 g

5 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 5 von 9 Frage 10 [10P] Berechnen Sie anhand der Valenzelektronen die Anzahl der Bindungen in Salpetersäure! Formulieren Sie alle sinnvollen! mesomeren Grenzformeln in Lewis-Schreibweise und geben Sie die Oxidationszahlen der einzelnen Atome an! Gesamtzahl Valenzelektronen = 24 (H: 1; N: 5; 3 O: 3 6 = 18) Anzahl Bindungselektronen = 2 (Anzahl H-Atome) + 8 (Anzahl übrige Atome) - Gesamtzahl Valenzelektronen = = = 10 Anzahl Bindungen = Anzahl Bindungselektronen = = 5 Sinnvolle Grenzstrukturen: H O N O O H O N O O Oxidationszahlen: H: +I O: -II N: +V Frage 11 [14P] a) Geben Sie die Definitionen für Brønsted-Säuren und Basen an! Säure: kann Protonen abgeben (Protonendonor) Base: kann Protonen aufnehmen (Protonenakzeptor) b) Erläutern Sie den Begriff korrespondierendes Brønsted-Säure-Base-Paar anhand eines selbstgewählten Beispiels! NH 3 + H 2 O NH 4 + korr. Säure-Base-Paare + OH -

6 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 6 von 9 c) Berechnen Sie den ph-wert einer 0.25 M HCl-Lösung (pk S = -6) und einer 0,3 M Ammoniak- Lösung (pk B = 4,79)! 0.25 M HCl: starke Säure ph = - lg[hcl] = 0,6 0,3 M NH 3 : schwache Base poh = 0.5 (pk B - lg[nh 3 ]) = 2.66 ph = 14 2,66 = 11,34 d) Woraus sind Lösungen zusammengesetzt, die sogenannte Puffersysteme darstellen? Geben Sie je ein Beispiel für einen sauren und einen basischen Puffer an! Puffer: Lösung aus schwacher Säure (Base) und korrespondierender Base (Säure) im Verhältnis ca. 1:1 Bsp. sauer: CH 3 COOH / CH 3 COO - Bsp.basisch: NH 3 / NH 4 + Frage 12 [11P] a) Was besagt der 1. Hauptsatz der Thermodynamik? Gesetz der Erhaltung der Energie: Energie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden, sie kann weder entstehen noch vernichtet werden b) Formulieren Sie die Gleichung für isochore Zustandsänderungen gemäß dem 1. Hauptsatz! isochor: ΔV = 0 ΔH = ΔU + V Δp

7 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 7 von 9 c) Formulieren Sie die mathematische Beziehung, die den 2. Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt! Wie heißt diese Gleichung? Benennen Sie alle darin auftretenden Größen! Gibbs-Helmholtz Gleichung: ΔG = ΔH - T ΔS ΔG: Änderung der freien Enthalpie (Energie) ΔH: Änderung der Reaktionsenthalpie T: Temperatur ΔS: Änderung der Entropie d) Wann bezeichnet man eine Reaktion als endergonisch? wenn ΔG > 0 Frage 13 [7P] Sind folgende Aussagen richtig oder falsch: a) Ein Katalysator beschleunigt eine chemische Reaktion richtig b) Durch die Zugabe eines Katalysators zu einer endergonischen Reaktion kann diese exergonisch werden falsch c) Temperaturänderung beeinflusst die Lage des Gleichgewichts einer Reaktion nicht falsch d) Die Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Temperatur richtig e) Bei einer Reaktion 1. Ordnung ist die Reaktionsgeschwindigkeit konzentrationsunabhängig falsch f) Bei einer Reaktion 1. Ordnung ist die Halbwertszeit konzentrationsabhängig falsch g) Beim Auflösen von Ammoniumnitrat in Wasser wird die Lösung kälter, daher ist dies ein exothermer Vorgang falsch

8 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 8 von 9 Frage 14 [6P] Wie groß ist die Gleichgewichtskonstante K für folgende Reaktion bei 25 C (E 0 (Fe 2+/3+ ) = 771 mv; E 0 (Ag/Ag + ) = 799 mv; R = 8,314 J K -1 mol -1 ; F = C mol -1 )? Fe 2+ + Ag + Fe 3+ + Ag n = 1; T = 298,16 K ΔE 0 = E 0 (Kathode) E 0 (Anode) = 799 mv mv = 28 mv ΔE 0 = R T F lnk lnk = F R T ΔE0 = 38,92 ΔE 0 = 1,09 oder ΔE 0 =, R T F logk logk = F, R T ΔE0 = 16,90 ΔE 0 = 0,47 K = 2,97 VIEL ERFOLG!!!

9 Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom Seite 9 von 9

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Bitte prüfen Sie Ihre Klausur sofort auf Vollständigkeit und Lesbarkeit. Spätere Beanstandungen werden nicht berücksichtigt! Klausur zur Grundvorlesung Allg. und Anorg. Chemie vom 12.01.2006 Seite 1 von 9 Punkte: von 100 Matrikelnummer: Name: Vorname: Bitte eintragen: Fachsemester: Studiengang: Bitte ankreuzen: Biologie Molekulare

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