Chemie. Die Chemie beschäftigt sich mit materiellen Dingen; Sie ist die Lehre von den Stoffen.

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1 Chemie Die Chemie beschäftigt sich mit materiellen Dingen; Sie ist die Lehre von den Stoffen. Stoffeinteilung: Stoffdefinition: Ein Stoff liegt dann vor, wenn dieser ein Volumen einnimmt und eine Masse besitzt. Stoffe werden eingeteilt nach Reinstoffen und Stoffmischungen. Reinstoffe: Kennzeichen: a) Atome eines Elements verbinden sich untereinander zu einem Grundstoff. Beispiel: Cu, Fe, Mn, Na, Au, Cl, Mg, Pb, Si Elemente Es sind über 100 Elemente bekannt. b) Atome unterschiedlicher Elemente verbinden sich zu einem neuen chem. Grundstoff. Beispiel: H²O, CO², H Cl, Na Cl Vorraussetzungen für das Zustandekommen von chem. Verbindungen 1. Vorraussetzung: Elemente müssen zueinander eine Reaktionsbereitschaft zeigen. Nur dann, wenn Elemente zueinander Reaktionsfähigkeit zeigen und in einem ganz bestimmten Massenverhältnis stehen. Die Reaktionsfähigkeit ist abhängig von Art der Elemente, sowie von der Elektronegativität. Bei vielen neuen chemischen Verbindungen muss zusätzlich Aktivierungsenergie in Form von Wärmeenergie hinzugefügt werden. Elektronegativität (EN): = Fähigkeit eines Atoms Elektronen an sich zu binden (Aggressivität anderen Elementen gegenüber) = nimmt in der Gruppe von oben nach unten ab, in der Periode von links nach rechts zu.

2 Eigenschaften von Reinstoffen Sie haben einen ganz bestimmten Schmelzpunkt (z.b. Gold C). fest flüssig Sie haben einen ganz bestimmten Verdampfungspunkt (z.b. Eisen bei C) flüssig gasförmig Sie haben eine ganz bestimmte Dichte (z.b. Wasser hat die Dichte 1 kg/dm³ = 1 g/cm³) Sie haben eine ganz bestimmte Farbe. Sie haben eine reproduzierende Leitfähigkeit für Wärme und den elektrischen Storm. Reinstoffe lassen sich also durch ihren Schmelzpunkt, Verdampfungspunkt, Dichte, Farbe und Leitfähigkeit für Wärme und Strom eindeutig charakterisieren. Ergänzungen: Elemente lassen sich zusätzlich einteilen in Reinelemente Mischelemente Bei Reinelementen ist die Neutronenzahl im Atomkern immer gleich groß, während bei Mischelementen unterschiedliche Neutronenzahlen auftreten. Mischelemente sind Isotope und man erkennt sie an der Dezimalmassenzahl. Die meisten Elemente sind Isotope. Stoffmischungen Vorhanden sein mehrerer Stoffe, die sich chem. nicht verbinden (ein Nebeneinander der Stoffe). Einzelstoffe behalten ihre Eigenschaften bei.

3 Arten von Stoffmischungen 1) Feststoffgemisch = Gemenge: a) homogenes Feststoffgemisch = Legierung i) Beispiel: Messing = Cu + Zn Bronze = Cu + Sn b) Heterogenes Feststoffgemisch i) Beispiel: Erze; Kompost Erkenntnis: Je nach Zusammensetzung ändern sich die Eigenschaften!!! 2) Suspension = heterogenes Gemisch: a) Ein fester, fein verteilter Wasserunlöslicher Stoff befindet sich in der Flüssigkeit. Bei Stehenlassen des Gemisches findet nach einiger Zeit eine Entmischung statt; feste Bestandteile sinken bei größerer Dichte als das Lösungsmittel auf den Boden des Gefäßes ab. Dreckwasser, Styropor in Wasser 3) Emulsion = heterogenes Flüssigkeitsgemisch: a) Die unterschiedlichen Flüssigkeiten entmischen sich nach einiger Zeit. i) Öl in Wasser ii) Milch iii) Cremes iv) Reinigungsmittel 4) Lösung = homogenes Flüssigkeitsgemisch: a) Ein Stoff (fest, flüssig, gasförmig) löst sich in einer Flüssigkeit in kleinste mögliche Bestandteile gleichmäßig auf. i) Bier flüssig flüssig ii) Salzwasser fest flüssig iii) Kohlensäure gasförmig flüssig 5) Nebel = homogenes Gemisch, a) Feinste Flüssigkeitströpfchen schweben in einem Gas 6) Rauch a) Feinste Feststoffteilchen befinden sich in einem Gas

4 Atommodell nach Bohr Niels Bohr ( ): Weiterentwicklung des Atommodells von Rutherford 1. Elektronen bewegen sich auf ellipsenförmigen Bahnen (Schalen) um den Atomkern Stück Schalen von 1 7 (bzw. K Q) durchnummeriert haben unterschiedliche Abstände zum Atomkern. 3. Die Besetzung der Schalen mit Elektronen erfolgt nach der Formel: Z = 2 n ² Z = Anzahl der Elektronen in der Schalennummer n = Nummer der Schale (K = 1, oder L = 2) o K-Schale = 1. Schale Z = 2 n ² = 2 * 1 ² = 2 Elektronen o L-Schale = 2. Schale Z = 2 n ² = 2 * 2 ² = 8 Elektronen o M-Schale = 3. Schale Z = 2 n ² = 2 * 3 ² = 18 Elektronen 4. Die K-Schale kann max. 2 Elektronen die äußerste max. 8 Elektronen enthalten. 5. Bei der Bewegung der Elektronen um den Atomkern rotieren diese gleichzeitig um ihre eigene Achse (=Spin) Erkenntnisse: 1) Überblick über Elektronenverteilung in den einzelnen Schalen. 2) Keine Aussagen über Energieniveau innerhalb der Schalen. Vereinfache Darstellung von Atomen nach Bohr

5 Kugelwolkenmodell nach Kimball (1958) Im Gegensatz zum Bohrschen Modell ist aus dem Kugelwolkenmodell ersichtlich, dass die Elektronen innerhalb einer Schale verschiedene Energieniveaus (Orbitale) einnehmen. Das Kugelwolkenmodell ist eine Vereinfachung des Orbitalmodells. Jeweils 2 Elektronen befinden sich in einer Kugelwolke. Für die Vollbesetzung der einzelnen Schalen nach der 2 n ² - Regel findet man: 1. Schale: n = 1 2 Elektronen in 1 s ² (sprich: eins s zwei) 2. Schale: n = 2 8 Elektronen in 2 s ² und 2 p 6 2 s² p 6 Periodensystem der Elemente PSE 1869: Systematische Ordnung der Elemente durch Mendelejew und Meyer Aufbau: Waagrechte Anordnung der nachfolgenden Elemente in einer Reihe = Periode 7 Perioden vorhanden K; L; M; N; O; P;Q oder: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7 = Hauptquantenzahl 1 7 Senkrechte Anordnung untereinander stehender Elemente = Gruppe 8 Hauptgruppen I VIII Jede Hauptgruppe hat gleich viele Außenelektronen und entspricht der Hauptgruppennummer. Elektronen sind in s- und p- Orbitalen der äußersten Schale untergebracht. Bezeichnung der Gruppen: I. Alkali-Metalle II. Erdalkali-Metalle III. Erdmetalle IV. C-Gruppe V. N-Gruppe VI. O-Gruppe VII. Halogene VIII. Edelgase Nebengruppenelemente: Sie befinden sich zwischen Hauptgruppe 2 und 3 in den Perioden 4, 5, 6 und 7. Elektronen sind in d-orbitale der zweit-äußersten, f-orbitale in der dritt-äußersten Schale angeordnet.