Nachweismethoden. Analytik. Chemisches Rechnen. Orbital. Nenne und erkläre die drei Teilgebiete der Analytik.
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- Christel Schwarz
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1 Grundwissen Chemie: NTG 9 1/26 Analytik Nenne und erkläre die drei Teilgebiete der Analytik. Grundwissen Chemie: NTG 9 2/26 Nachweismethoden Nenne wichtige Nachweismethoden mit entsprechenden Beispielen. Qualitative Analyse = Stoffidentifizierung Was ist enthalten? Quantitative Analyse = Mengenbestimmung Wie viel ist enthalten? Strukturanalyse = Ermittlung des Aufbaus Wie sind die Atome miteinander verknüpft? Knallgasprobe H 2 Glimmspanprobe O 2 Fällungsreaktion CO 2 mit Kalkwasser Cl -, Br - oder I - mit Ag SO 2-4 mit Ba 2 Farbreaktion Wasser mit CuSO 4 Stärke mit Iod-Lösung Fe 3 mit SCN - Gasbildung CO 2-3 mit Säure Flammenfärbung (Erd-) Alkalimetalle Grundwissen Chemie: NTG 9 3/26 Chemisches Rechnen Drücke folgende Größen durch zwei andere Größen aus und gib ihre Einheiten an. Grundwissen Chemie: NTG 9 4/26 Orbital Erläutere den Begriff Orbital. Dichte Stoffmenge Molmasse Molvolumen Stoffmengenkonzentration Ein Orbital ist der Bereich, in dem sich maximal zwei energetisch gleichwertige Elektronen mit hoher Wahrscheinlichkeit aufhalten. Je nach Energiestufe unterscheidet man verschieden große und geformte Orbitale.
2 Grundwissen Chemie: NTG 9 5/26 VEPA Erläutere das Valenz-Elektronenpaar-Abstoßungs - Modell. Grundwissen Chemie: NTG 9 6/26 Moleku lgeometrien Skizziere wichtige Molekülgeometrien und gib jeweils ein Beispiel dazu an. Elektronenpaare (EP) ordnen sich so an, dass sie maximalen Abstand zueinander haben. Nichtbindende EP benötigen mehr Platz als bindende EP. Tetraeder z.b. CH 4 gewinkelt z.b. SO 2 linear z.b. N 2 Mehrfachbindungen benötigen mehr Platz als Einfachbindungen. trigonal-planar z.b. BH 3 trigonal-pyramidal z.b. NH 3 Grundwissen Chemie: NTG 9 7/26 Elektronegativita t Erläutere den Begriff Elektronegativität. Grundwissen Chemie: NTG 9 8/26 Polarita t und Dipol Erläutere die Begriffe Polarität und Dipol. Die Elektronegativität ist ein Maß für die Fähigkeit der Atome, Bindungselektronen anzuziehen. Trend im PSE Sind in einer Elektronenpaarbindung die Elektronen ungleich verteilt, so existieren im Molekül Partialladungen (δ und δ-). Man sagt, es liegt eine polare Bindung vor. Moleküle sind Dipole, wenn polare Atombindungen auftreten ( EN 0) und die Ladungsschwerpunkte nicht zusammenfallen
3 Grundwissen Chemie: NTG 9 9/26 Dipol-Dipol-Wechselwirkungen Erläutere die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen an einem Beispiel. Grundwissen Chemie: NTG 9 10/26 Wasserstoffbru ckenbindungen Erläutere die Wasserstoffbrückenbindungen an einem Beispiel. Dipol-Dipol-Kräfte wirken bei Molekülen mit permanenten Dipolen, da sich die Teilladungen gegenseitig anziehen: Wasserstoffbrückenbindungen sind besonders starke Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen einem stark polar gebundenem H-Atom und dem freien Elektronenpaar eines stark elektronegativem Atoms (F, Cl, O, N): - - Br F Br F - H O H - - H O H - Grundwissen Chemie: NTG 9 11/26 Van-der-Waals-Kra fte Erläutere die Van-der-Waals-Kräfte an einem Beispiel. Grundwissen Chemie: NTG 9 12/26 Zwischenmolekulare Kra fte Ordne die zwischenmolekularen Kräfte nach ihrer Stärke und gehe auf ihre Bedeutung für die Schmelz- und Siedepunkte ein. Van-der-Waals-Kräfte treten zwischen spontanen und induzierten Dipolen durch zufällige Ladungsverschiebung auf. Ihre Stärke nimmt mit steigender Atommasse und Molekülgröße zu. Zum Beispiel wirken nur geringe Anziehungskräfte zwischen Methanmolekülen. Schmelz- und Siedepunkte liegen umso höher, je schwerer die Teilchen sind und stärker die intermolekularen Kräfte sind. Ion-Ion- Wechselwirkung Ion-Dipol- Wechselwirkung Wasserstoffbrückenbindung Dipol-Dipol- Wechselwirkung Van-der-Waals-Kräfte
4 Grundwissen Chemie: NTG 9 13/26 Lo slichkeit Formuliere einen Grundsatz zur Löslichkeit von Stoffen in Lösungsmitteln. Grundwissen Chemie: NTG 9 14/26 Lo sungsenergie Erläutere die Löslichkeit eines Salzes aus energetischer Sicht. Similia similibus solvuntur. Bsp.: Polare Stoffe wie Salze lösen sich gut in polaren Lösungsmitteln wie Wasser. Unpolare Stoffe wie Fett lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln wie Benzin. Beim Lösen eine Salzes wird das Ionengitter unter Energieaufwand aufgebrochen (Gitterenergie E G > 0). Unter Energiefreigabe wird dann eine Hydrathülle um die Ionen gebildet (Hydratationsenergie E H < 0): Lösungsenergie E L = E G E H E L < 0 Erwärmung E L > 0 Abkühlung E L >> 0 schwer löslich Grundwissen Chemie: NTG 9 15/26 Sa uren und Basen Erläutere die Begriffe Säure und Base nach Br nsted. Grundwissen Chemie: NTG 9 16/26 Saure Lo sungen Erläutere den Begriff Saure Lösung. Eine Säure ist ein Protonendonator, d.h. sie enthält (mindestens) ein abspaltbares (polar gebundenes) Proton H. Eine Base ist ein Protonenakzeptor, d.h. sie kann mindestens ein Proton (an einem freien Elektronenpaar) aufnehmen. Säure korrespondierende Base H Säure Wasser saure Lösung Saure Lösungen enthalten Oxonium-Ionen H 3 O sind ätzend sind elektrisch leitfähig verändern die Farbe von Indikatoren schmecken sauer lösen unedle Metalle unter H 2 -Bildung auf. lösen Kalkstein unter CO 2 -Bildung auf.
5 Grundwissen Chemie: NTG 9 17/26 Alkalische Lo sungen Erläutere den Begriff Alkalische Lösung. Grundwissen Chemie: NTG 9 18/26 Sa ure - Base - Reaktion (= Protolyse) Formuliere die allgemeine Schreibweise einer Säure - Base - Reaktion und kennzeichne die korrespondierenden Säure - Base - Paare an einem konkreten Beispiel. Base Wasser alkalische Lösung Alkalische Lösungen enthalten Hydroxid-Ionen OH - sind ätzend sind elektrisch leitfähig verändern die Farbe von Indikatoren schmecken bitter fühlen sich schmierig an Bei einer Protolyse findet ein Protonenübergang statt: Säure 1 Base 2 Base 1 Säure 2 HCl NH 3 Cl - NH 4 Grundwissen Chemie: NTG 9 19/26 Wichtige Sa uren und Basen Gib die Summenformel für folgende Säuren und Basen an: Säure Base Grundwissen Chemie: NTG 9 20/26 Spezialfall Wasser Erläutere die spezielle Rolle von Wasser in der Säure - Base - Chemie. Wasserstoffchlorid HCl Ammoniak NH 3 Salpetersäure HNO 3 Natriumhydroxid NaOH Schwefelsäure H 2 SO 4 Kaliumhydroxid KOH Kohlensäure H 2 CO 3 Calziumhydroxid Ca(OH) 2 Phosphorsäure H 3 PO 4 Säure Base Wasserstoffchlorid HCl Ammoniak NH 3 Salpetersäure HNO 3 Natriumhydroxid NaOH Schwefelsäure H 2 SO 4 Kaliumhydroxid KOH Kohlensäure H 2 CO 3 Calziumhydroxid Ca(OH) 2 Phosphorsäure H 3 PO 4 Wasser kann je nach Reaktionspartner als Säure oder Base fungieren (Ampholyt): S1 B2 B1 S1 H 2 O NH 3 OH - NH 4 HCl H 2 O Cl - H 3 O Somit können Wassermoleküle auch untereinander reagieren (Autoprotolyse): H 2 O H 2 O OH - H 3 O
6 Grundwissen Chemie: NTG 9 21/26 ph-wert Erläutere die Bedeutung des ph-wertes. Grundwissen Chemie: NTG 9 22/26 Sa ure-base-indikator Erläutere den Begriff Säure-Base-Indikator und gib zwei Beispiele an. Der ph Wert (potentia hydrogenii) ist ein praktikables Maß für die Anzahl an Oxonium- Ionen (H 3 O ) in einer wässrigen Lösung: c( H 3O ) ph lg mol / l Bsp. ph-wert c(h 3 O) N(H 3 O) neutral mol/l 6, sauer mol/l 6, alkalisch mol/l 6, Ein Säure-Base-Indikator zeigt durch seine Farbe an, ob eine Lösung sauer, neutral oder basisch ist. sauer neutral alkalisch Lackmus rot violett blau Phenolphthalein farblos rosa rot Grundwissen Chemie: NTG 9 23/26 Sa ure-base-titration Beschreibe das Prinzip einer Säure-Base- Titration. Grundwissen Chemie: NTG 9 24/26 Reduktion und Oxidation Erläutere die Begriffe Reduktion und Oxidation an je einem Beispiel. Bei einer Titration kann mit Hilfe einer Neutralisationsreaktion die Stoffmengenkonzentration von Säuren oder Basen bestimmt werden. Dazu wird der Verbrauch an Maßlösung bis zum Erreichen des Äquivalenzpunktes mit einem Indikator ermittelt. Reduktion Oxidation OZ wird negativer OZ wird positiver e - - Aufnahme durch Oxidationsmittel (= e - - Akzeptor) e - - Abgabe durch Reduktionsmittel (= e - - Donator) O 2 4e - 2 O 2- H 2 2 H 2 e - e - - Donator e - - Akzeptor e -
7 Grundwissen Chemie: NTG 9 25/26 Redoxreaktion Formuliere die allgemeine Schreibweise einer Redoxreaktion und kennzeichne die korrespondierenden Redox - Paare an einem konkreten Beispiel. Grundwissen Chemie: NTG 9 26/26 Oxidationszahl Erläutere die Bedeutung der Oxidationszahl und ermittle sie für folgende Beispiele. Cu N 2 Cu 2 F - HNO 3 KMnO 4 H 2 O 2 Eine Redoxreaktion ist ein e - - Übergang vom e - - Donator zum e - - Akzeptor. Redm 1 Oxm 2 Oxm 1 Redm 2 Zn Cu 2 Zn 2 Cu Die Oxidationszahl beschreibt die Oxidationsstufe der Atome. Sie hilft beim Erstellen einer Redoxgleichung. 0 0 II -I Cu N 2 Cu 2 F - I V -II I VII -II I -I HNO 3 KMnO 4 H 2 O 2
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