Woraus besteht die Welt?

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1 Woraus besteht die Welt? Religionsgründer ca. 500 v. Chr. Griechen Juden Perser Chinesen Inder Empedokles ( v.chr.) vier Urstoffe / Stoff + Kraft Demokrit ( v.chr.) Atome Rutherford (1911) Rückstreuung von Teilchen von Laue (1911) Röntgenbeugung

2 Woraus besteht die Welt? Dalton (1805) 4 Postulate: 1. Materie besteht aus Atomen. 2. Atome sind weder erzeugbar noch zerstörbar. 3. Alle Atome eines Elementes sind gleich, sie sind verschieden von denen anderer Elemente. 4. Chemische Verbindungen werden gebildet zwischen ganzzahligen Mengen in definierten Zahlenverhältnissen. Streit Dalton Berthellot Daltonide Berthollide

3 Woraus besteht die Welt? Die buddhistischen Philosophen haben vor etwa 2000 Jahren die Vorstellung einer kleinsten Zeiteinheit (Darma), also einer Art Quantelung der Zeit, entwickelt. Die Quantelung von Energiezuständen wurde von Planck (1901) begründet und von Bohr (1913) zur Erklärung der verschiedenen Atome und ihrer Eigenschaften benutzt.

4 Schalenaufbau der Atomhüllen K: s => 1s L: s,p => 2s,2p M: s,p,d => 3s,3p,3d N: s,p,d,f => 4s,4p,4d,4f O: s,p,d,f,g => 5s,5p,5d,5f,5g P: s,p,d,f,g,h => 6s,6p,6d,6f,6g,6h Hauptschalen Unterschalen

5 Schalenaufbau der Atomhüllen und Farben E E

6 Stoffe : Was ist Chemie? I. Homogene Stoffe: Stoffaufbau aus einer einzigen Phase 1. Elemente: Molekülaufbau aus einer einzigen Atomart 2. Reine Stoffe: Phasenaufbau aus einer einzigen Molekülart Verbindungen: Molekülaufbau aus verschiedenen Atomarten 3. Lösungen: Phasenaufbau aus verschiedenen Molekülarten. 4. Gase: Phasenaufbau aus einer oder verschiedenen Molekülarten II. Heterogene Stoffe: Stoffaufbau aus verschiedenen Phasen

7 Gesetze : Was ist Chemie? Lavoisier (1774) : Erhaltung der Masse Proust (1799) : Konstante Proportionen H 2 O (Südpol) = H 2 O (Zürichsee) = H 2 O (Mars) Richter (1791) : Äquivalente Proportionen Multiple Proportionen : AB x, AB y, AB z x : y : z = Verhältnis ganzer Zahlen z.b. H 2 O, H 2 O 2 ; N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5.

8 Sprache & Schrift: Was ist Chemie? Borax Na 2 B 4 O 7 (H 2 O) 10 Na 2 B 4 O n 7 10H 2 O Di-Natrium-Tetraborat-Nonahydrat Moleküle identifizierbare individuelle Gruppen Tetraborat-Anion [B 4 O 6 (OH) 2 ] 2- Die Formel für Borax sollte also besser lauten: Na 2 [B 4 O 6 (OH) 2 ] (H 2 O) 9 => kein Decahydrat

9 Skalen : Was ist Chemie? Avogadro (1811) (Lohschmidt): Gleiche Gasvolumina enthalten gleiche Teilchenzahlen: N A (=N L ) = n Teilchen/mol

10 Skalen : Was ist Chemie? Sonnen Mensch Atom *10 8 m 1 m m Es sind sehr viele!! 1mol = 6.023*10 23 Teilchen 22.4 Liter Gas 12g Kohlenstoff 197g Gold 238g Uran

11 Was ist Chemie? Skalen : Zeittakte Mensch Atom 1 /10 s 10-8 bis -15 s femto s pico s nano s micro s s elektron. Anregungen, Spektroskopie s Schwingungen, Spektroskopie s Rotationen, schnelle Diffusion s schnelle Beugungsanalytik Kernresonanz 10-6 s mittelschnelle Diffusion, Konformationsänderungen in Polymeren

12 Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht H 2 + ½ O 2 φ H 2 O H=+286 kj/mol endotherm kann ohne Hilfe von Aussen (Energiezufuhr) nicht ablaufen grosser Energieverlust G T = H T T S T >> 0 endergonisch H T =T S T G T = H T T S T = 0 Gleichgewicht H T << T S T G T = H T T S T >> 0 H T >> T S T G T = H T T S T << 0 exergonisch

13 Gleichgewicht A + B C + D Massenwirkungsgesetz K=Massenwirkungskonstante

14 Gleichgewicht Massenwirkungsgesetz K c =Massenwirkungskonstante für Konzentrationen