Basiswissen Chemie. Vorkurs des MINTroduce-Projekts

Transkript

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 Arrhenius H + Säure OH Base Brønstedt und Lowry H + -Aufnahme Base H + -Abgabe Säure konjungiertes Säure/Base-Paar Gleichgewicht, Säurekonstante Lewis Elektronenpaarakzeptor Säure Elektronenpaardonor Base

5 Chemische Reaktionen Redox-Reaktionen

6 Chemische Reaktionen Redox-Reaktionen Kombination von Oxidation und Reduktion Elektronenübertragung 0 A +I A + e 0 B + e I B 0 A + B 0 +I A I B Oxidation Reduktion Gesamtreaktion Was wird oxidiert, was reduziert? e nicht isoliert existent Analogie zur Säure/Base-Theorie von Brønstedt! Standardpotentiale

7 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). vorher: I I +VII II, MnO +I 4, nachher: ±0 I 2, +II Mn 2+ H +

8 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). I I ±0 I e +VII II MnO e +II Mn 2+ Oxidation Reduktion

9 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). I 2 +VII II MnO 4 I ±0 I e + 5 e + 8 H + +II Mn H 2 O Oxidation Reduktion

10 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). I 2 +VII II MnO 4 I ±0 I e 5 +II + 5 e + 8 H + Mn H 2 O 2

11 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). I 10 +VII I 5 ±0 I e II +II 2 MnO e + 16 H + 2 Mn H 2 O

12 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). I 10 +VII I 5 ±0 I e II 2 MnO e + 16 H + +II Mn H 2 O I 10 I +VII II + 2 MnO e + 16 H + 5 ±0 I e +II + 2 Mn H 2 O

13 Ausgleichen einer Redox-Gleichung Beispiel: Iodid reagiert mit Permanganat in saurer, wässriger Lösung zu Iod und Mangan(II). 10 KI + 2 KMnO H 2 SO 4 5 I MnSO H 2 O + 6 K 2 SO 4

14 Galvanische Zellen Elektrochemie Oxidation und Reduktion können räumlich getrennt werden! 0 Zn +II Cu + SO e Cu 0 0 Zn + CuSO +II 4 +II Zn + 2 e + SO Halbzelle +II ZnSO Cu 2. Halbzelle Elektronen und Anion müssen von einer Halbzelle in die andere

15 Galvanische Zellen Elektrochemie

16 Standardwasserstoffelektrode Elektrochemie

17 Standardpotentiale Elektrochemie reduziernde Wirkung nimmt zu reduzierte Form oxidierte Form E 0 /V Li Li e 3, 04 Na Na e 2, 71 Zn Zn e 0, 78 S 2 S + 2 e 0, 48 Fe Fe e 0, 41 Pb Pb e 0, 13 H 2 2 H e ±0, 00 Cu Cu e +0, 34 2 I I e +0, 54 Ag Ag e +0, 80 Pb 2+ Pb e +1, 48 Au Au e +1, 50 2 F F e +2, 87 oxidierende Wirkung nimmt zu

18 Elektrochemie Potential einer Halbzelle Nernst sche Gleichung E = E 0 + R T z F ln [A ox] [A red ] E 0 Standardpotenital F Faradaykonstante z Zahl der übertragenen Elektronen R Gaskonstante T Temperatur

19 Elektrochemie Elektrolyse Reaktion umkehrbar kinetische Hemmung Überspannung technische Anwendung Aluminiumherstellung Chlorgasherstellung Verchromen...

20 Elektrochemie Bleiakkumulator Kombination von beiden Reaktionsrichtungen ist Akku drei Oxidationsstufen von Blei Laden von +II nach 0 und +IV Entladen von 0 und +IV nach +II

21 Elektrochemie Lokalelemente und Korrosion direkter Kontakt von zwei verschiedenen Metallen in reduzierter Form Verzinken: Zink korrodiert an Stelle des Eisen (Opferanode) Verchromen: Chrom ist edel und wird nicht angegriffen, schirmt Eisen ab