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 Was bislang geschah Kovalente Bindung Oktett-Regel Valence-Bond-Theorie Molekülorbital-Thorie Übergänge zwischen Bindungstypen Elektronegativität Sekundäre Wechselwirkungen Aggregatzustände Statische und induzierte Dipole Wasserstoffbrücken

4 Chemische Reaktionen Chemische Reaktionen 1 Atome 2 Vom Atommodell zum Periodensystem 3 Wechselwirkungen zwischen Atomen 4 Chemische Reaktionen 5 Die Sonderrolle des Elements Kohlenstoff

5 Chemische Reaktionen Grundbegriffe LANGWEILIG!! bei Bedarf im Skript nachlesen

6 Chemische Reaktionen Physikalische Größen und Maßeinheiten Système International d Unités (kurz SI) 7 Basiseinheiten daraus abgeleitet Einheiten mit eigenem Namen SI-Basiseinheiten Größe Einheit Symbol Masse Kilogramm kg Stoffmenge Mol mol Zeit Sekunde s Länge Meter m Lichtstärke Candela cd Temperatur Kelvin K Stromstärke Ampere A

7 Chemische Reaktionen Physikalische Größen und Maßeinheiten Système International d Unités (kurz SI) 7 Basiseinheiten daraus abgeleitet Einheiten mit eigenem Namen abgeleitete SI-Einheiten Größe Einheit Symbol Definition Kraft Newton N kg m s 2 Energie Joule J N m bzw. J Leistung Watt W s Ladung Coulomb C A s Spannung Volt V W A Frequenz Hertz Hz 1 s bzw. kg m2 s 3 kg m2 s 2 kg m2 bzw. s 3 A

8 Chemische Reaktionen Physikalische Größen und Maßeinheiten Stoffmenge Anzahl von Atomen wichtig für Reaktionen Abzählen praktisch nicht durchführbar Zusammenhang mit der Masse n = m M 1 mol sind 6, Teilchen Masse von einem Mol eines Elements siehe Periodensystem

9 Chemische Reaktionen Physikalische Größen und Maßeinheiten Konzentrationen von Lösungen häufig Reaktionen in Lösung Stoffmengenkonzentration c am wichtigsten c = n V

10 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen nichts liegt als Reinsubstanz in der Natur vor! trennen von Substanzgemischen ist physikalischer Vorgang Reinigung von Edukten und Produkten (häufig) zeitaufwändiger als Reaktion

11 Chemische Reaktionen Homogene Gemische Physikalische Grundoperationen Aggregatzustände Bezeichnung Beispiel fest/fest Legierung, Mischkristalle α-messing fest/flüssig Lösung Meerwasser flüssig/flüssig Lösung Benzin flüssig/gasförmig Lösung Mineralwasser gasförmig/gasförmig Gasgemische Luft

12 Chemische Reaktionen Heterogene Gemische Physikalische Grundoperationen Aggregatzustände Bezeichnung Beispiel fest/fest Gemenge Granit, Müsli fest/flüssig Suspension Schlamm, Blut flüssig/flüssig Emulsion Milch, Creme fest/gasförmig Rauch, Aerosol Autoabgase flüssig/gasförmig Schaum, Nebel, Aerosol Wolken

13 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Destillation Trennung aufgrund von verschiedenen Siedepunkten Kombination von Verdampfen und Kondensieren auch bei vermindertem Druck

14 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Trennung nach Dichte/Zentrifugation Trennung nach Dichte funktioniert z. T. einfach mit Geduld (Sedimentieren) Zentrifugation beschleuningt Sedimentationsgeschwindigkeit anschließende Trennung der Phasen durch dekantieren oder filtrieren

15 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Kristallisation/Eindampfen beim Verdampfen des Lösungsmittels bleibt der gelöste Feststoff zurück Überschreiten des Löslichkeitsproduktes Zugabe eines Fällungsmittels Entfernung von Lösungsmittel Lagerung in der Kälte Fällungsgeschwindigkeit bestimmt Kristallinität des Feststoffs

16 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Chromatographie Trennung aufgrund verschieden starker Wechselwirkungen mit einem Trennmedium (stationäre Phase) Substanzgemisch wird mit mobiler Phase durch das Trennmedium gespült Gaschromatographie Dünnschichtchromatographie HPLC

17 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Filtration und Sieben Abtrennung aufgrund von Partikelgröße Wahl der Filter muss auf Partikelgröße abgestimmt werden

18 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Extraktion Trennung aufgrund verschiedener Löslichkeit Exktrakt ist eine Lösung auch Exktraktion aus einer Lösung möglich

19 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Elektrostatische Trennung Tribo-Elektrizität Trennung aufgrund verschiedener statische Aufladung

20 Chemische Reaktionen Physikalische Grundoperationen Trennverfahren Flotation Trennung aufgrund verschiedener Benetzbarkeit von Partikeln Gasblasen in Suspension, weniger gut benetzbare Partikel steigen mit den Gasblasen auf

21 Chemische Reaktionen Reaktionsgleichungen a A + b B c C + d D links Edukte, rechts Produkte stochiometrische Faktoren Atombilanz Ladungsbilanz

22 Chemische Reaktionen Reaktionsgleichungen Oxidationszahlen 2 +II C II O + ±0 O 2 2 II O +IV C II O formale Teilung der Bindung Elektronen zum Atom mit höherer EN Summe der Oxidationszahlen ist die Ladung des Moleküls