Basiswissen Chemie. Vorkurs des MINTroduce-Projekts

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1 Basiswissen Chemie Vorkurs des MINTroduce-Projekts

2 Christoph Wölper Sprechzeiten (Raum: S07 S00 C24 oder S07 S00 D27)

3 Organisatorisches Kurs-Skript adb297b Übungen (ab 13:00 c.t.) Raum S05 T02 B02 Raum T03 R02 D26

4 Was bisher geschah System und Umgebung erster Hauptsatz nur Energieumwandlungen Enthalpie zweiter Hauptsatz Energieumwandlungen nur mit Verlust Unordnung/Entropie

5 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion

6 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Warum gibt es Diamanten? Reaktionsgeschwindigkeit v = dc dt konzentrationsabhängig temperaturabhängig Transportprozesse (Makrokinetik)

7 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Konzentrationsabhängigkeit allgemeine Form der Reaktionsgeschwindigkeit v = k [A] a [B] b [C] c... kein direkter Rückschluss aus der Reaktionsgleichung möglich Reaktionsordnung Geschwindigkeits konstante k

8 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Geschwindigkeitsgesetze Konzentrationsabhängigkeit [A] 0 [A] 1 [A] 2 [A] 3 differenziell v = d[a] dt v = d[a] dt v = d[a] dt v = d[a] dt integral = k 0 [A] = [A] 0 k 0 t = k 1 [A] ln[a] = ln[a] 0 k 1 t = k 2 [A] 2 1 [A] = 1 [A] 0 + k 2 t = k 3 [A] 3 1 [A] 2 = 1 [A] k 3 t 0

9 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Temperarturabhängigkeit Arrhenius-Gleichung k = A e E A k B T A ist Stoßhäufigkeit Exponentialterm bestimmt Anteil der reaktiven Stöße E A ist Aktivierungenergie k B T ist mittlere kinetische Energie

10 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Temperarturabhängigkeit E E A H R

11 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Katalyse Reaktionweg beeinflusst Kinetik Zwischenstufe mit geringerer Aktivierungsenergie Thermodynamik bleibt unverändert! homogen oder heterogen

12 Chemische Reaktionen Kinetik der Chemischen Reaktion Katalyse E E A1 E A2 H R

13 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte

14 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte nie vollständiger Umsatz wahrscheinlichkeit sinkt, dass sich zwei Edukte treffen Produkte zerfallen wieder Reaktion geht mikroskopisch weiter auch wenn sich makroskopisch nichts mehr ändert A + B AB

15 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte Dynamisches Gleichgewicht v c Hinreaktion Rückreaktion Produkte Edukte t t

16 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte Prinzip von Le Chatelier Änderungen von p, T oder c bringen das System aus der Gleichgewichtslage System stellt sich so ein, dass Änderung die geringste Auswirkung hat z. B. Druckerhöhung verschiebt Gleichgewicht auf die Seite mit geringerer Stoffmenge an Gasen Prinzip des kleinsten Zwanges

17 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte Massenwirkungsgesetz quantitative Beschreibung der Gleichgewichtslage a A + b B c C + d D Gleichgewichtskonstante (abhängig von p und T ) K = [C]c [D] d [A] a [B] b

18 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte Löslichkeiten auch ein Gleichgewicht! Massenwirkungsgesetz dazu: A a B b(s) + H 2 O a A b+ (aq) + b Ba (aq) K = [Ab+ ] a [B a ] b [A a B b ][H 2 O]

19 Chemische Reaktionen Chemische Gleichgewichte Löslichkeiten Konzentration von Feststoff und Lösungsmittel sind konstant K L = [A b+ ] a [B a ] b Löslichkeitsprodukt K L Zusammenhang zur Sättigungskonzentration L = [Ab+ ] a = [Ba ] b = a+b KL a a b b

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