Basiswissen Chemie Vorkurs des MINTroduce-Projekts
Christoph Wölper christoph.woelper@uni-due.de Sprechzeiten (Raum: S07 S00 C24 oder S07 S00 D27)
Organisatorisches Änderungen für nächste Woche Vorlesung Hörsaal: SH-601 Zeit: 10:00 Übungen Raum T03 R02 D39 (ab 13:00 c.t.) Raum T03 R04 D10 (ab 13:00 c.t.)
Wechselwirkungen zwischen Atomen Was bisher geschah Grundbegriffe?! Physikalische Größen/SI-Einheiten Stoffmengen Konzentrationen Gemische (homogen heterogen) Trennverfahren Destillation Zentrifugation Kristallisation Chromatographie Filtration Extraktion...
Chemische Reaktionen Reaktionsgleichungen a A + b B c C + d D links Edukte, rechts Produkte stochiometrische Faktoren Atombilanz Ladungsbilanz
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
Chemische Reaktionen Thermodynamik der Chemischen Reaktion
Grundlagen der Thermodynamik System und Umgebung offen Austausch von: Stoffen Energie geschlossen Austausch von: Stoffen Energie isoliert Austausch von: Stoffen Energie
Grundlagen der Thermodynamik 1. Hauptsatz: Energie eines Systems Von nix, kommt nix! Energieumwandlung, aber keine -erzeugung oder -zerstörung isoliertes System U = 0 geschlossenes System U = Q + W Volumenarbeit in offenem System p V Enthalpie H Vorzeichenkonvention Plus: System nimmt Energie auf Minus: System gibt Energie ab
Grundlagen der Thermodynamik 2. Hauptsatz: Unordnung Energieumwandelungen nicht verlustfrei möglich System strebt höhere Unordnung an ungeordnetes System ist wahrscheinlicher
Grundlagen der Thermodynamik 2. Hauptsatz: Unordnung Kaffee Milch Kaffee mit Milch
Grundlagen der Thermodynamik 2. Hauptsatz: Unordnung Entropie S beschreibt Unordnung S = k B ln W freie Enthalpie oder Gibbs-Energie G beschreibt nutzbare Energie G = H T S
Grundlagen der Thermodynamik Zustandsgrößen alle abhängig von p und T nur der Zustand, nicht der Weg wie er erreicht wurde ist wichtig Viele Wege führen nach Rom!
Anwendungsbeispiele Phasenübergänge Phasenübergang benötigt Energie H 2 O (s) H 2 O (l) schmelzen, verdampfen und sublimieren sind endotherme Prozesse für thermodynamische Berechnungen ist der Aggregatzustand wichtig
Anwendungsbeispiele Reaktionsenthalpien Reaktionswärme enstspricht der Reaktionsenthalpie H R = H Produkt H Edukt Standardbildungsenthalpien H 0 f evtl. Umweg wählen (Zustandsgrößen!) 2 C + 2 O 2 H 1 2 CO 2 oder 2 C + O 2 H 2 2 CO + O 2 H 3 2 CO 2
Anwendungsbeispiele Freiwilligkeit von Reaktionen Streben nach energetisch günstigem Zustand, Energieabgabe Warum laufen endotherme Prozesse freiwillig ab? Zusammenspiel Entropie/Enthalpie Gibbs-Energie entscheidend G = H T S
Anwendungsbeispiele Gitterenergie von Ionenkristallen Zustandsgrößen Born-Haber-Kreisprozess
Anwendungsbeispiele Gitterenergie von Ionenkristallen entweder direkt 2 Na (s) + Cl 2(g) 2 H f 2 NaCl (s) oder eine Zerlegung in die Teilschritte 2 Na (s) 2 H subl 2 Na (g) 2 1.IE 2 Na + (g) 2 H G 2 NaCl (s) Cl 2(g) H B 2 Cl (g) 2 EA 2 Cl (g)