Chemie- Basen, Laugen, Metalle, PSE

S-Orbital: ist Kugelförmig, haben max. 2 Elektronen Platz

P-Orbital: ist hantelförmig, 3 Typen(3 liegende Achter, jeder auf einer Achse)x,y,z-Achse, max. 6 Elektronen(je 2 auf einer Bahn)

d-Orbital: Rosettenförmig( Blumenförmig), 5 Typen, max. 10 Elektronen

f-Orbital: Rosettenförmig 7 Typen max. 14 Elektronen

Es gibt max. 7 Schalen um den Atomkern.

1.Schale beinhaltet nur S-Orbital

2.Schale besteht aus S-, und P- Orbitale(max. 8 Elektronen)

3.Schale ist gleich die 2. Schale

4.und 5. Schale beinhaltet S-,P-,d- Orbitale (max. 18 Elektronen)

6.und 7. beinhalten alle 4 Orbitale (max.32 Elektronen)

Orbitale bestimmt auch Hauptenergie Niveau des Atoms.

Orbital Nummer wird auch als Hauptquantenzahl genannt.

Die Elektronen rotieren nicht nur um den Atomkern sondern auch um die eigene Achse, die Elektronen besitzen einen Spin.

Prinzip des Minimums der Energie

Zuerst werden die Orbitale mit niedrigem Energieniveau besetzt.

2.Prinzip: Pauli-Prinzip

Pro Orbital gibt es max. 2 Elektronen mit entgegengesetzten Spin.

3.Hundsches Prinzip:
Bei Energetisch Gleichwertigen Orbitalen erfolgt zuerst eine einfache Besetzung mit parallelen Spin

Periodensystem der Elemente

Periodisch ist regelmäßige Veränderung bestimmter Eigenschaften oder Merkmale(immer wieder vorkommend).

1. Die Anordnung der Elemente der im PSE(Periodensystem) spiegelt den Aufbau ihrer Atome wider. Die Elemente sind nach steigender Ordnungszahl=Protonenzahl=Kernzahl angeordnet.

2. Das PSE ist in Perioden und Gruppen eingeteilt.

   Perioden: von links nach rechts mit arabischen Zahlen definiert. Die Elemente innerhalb einer Periode verändern kontinuierlich ihre Eigenschaften: von Metallen ganz links über Halbmetalle bis

   Nicht-Metalle ganz rechts. Alle Elemente in einer Periode besitzen gleiche Anzahl an Schalen. Periodennummer=Schalenanzahl

   Es gibt 7 Perioden.

   Periode 1 enthielt nur 2 Elemente, Wasserstoff und Helium.

   2.-5. Periode enthalten jeweils 8 Elemente von Hauptgruppe und 10 Elemente von Nebengruppen.

   6.-7. Periode enthielt zusätzlich 14 Elemente Lanthanoide bzw. Actinoide.

3. Die Gruppen: von oben nach unten, also Spalten, die Gruppen werden immer mit römischen Zahlen bezeichnet.

   Chemisch Verwandte Elemente stehen senkrecht untereinander in einer Gruppe und bilden somit Elementenfamilien.

   Elemente einer Gruppe besitzen die gleiche Anzahl von außen-E*lektronen= Valenz-Elektronen. Die Hauptgruppenzahl = Anzahl von Außen-Elektronen. Es gibt 8 Hauptgruppen und 8 Nebengruppen. Bei den Hauptgruppen befinden sich die Außen-Elektronen nur auf s- und b- Orbitalen der äußeren Schale.

   Jede Hauptgruppe hat einen Namen der sich mit gemeinsamen Eigenschaften der Gruppenelementen spiegelt.

   1. Gruppe: Alkalimetalle

   2. Gruppe: Erdalkalimetalle

   3. Gruppe: Erdmetalle(wichtigste Element ist Aluminium)

   4. Gruppe: Kohlenstoffgruppe

   5. Gruppe: Stickstoff-Phosphor-Gruppe

   6. *Gruppe: Sauerstoff-Schwefel-Gruppe

   7. Gruppe: Halogene

   8. Gruppe: Edelgase

Film: Warum verlaufen die Reaktionen mit Sauerstoff so heftig?

Sauerstoff reagiert immer mit gigantischen Energiemengen.

Die 6 wichtigsten Elemente im Körper, in welchem %.Teil kommen Sie im Körper vor?

Sauerstoff, Stickstoff,Kohlenstoff, Schwefel,Phosphor,Wasserstoff

18%Kohlenstoff, 3%Stickstoff,11%Wasserstoff, 65%Sauerstoff, 1%Phos*phor, 0,2% Schwefel

Nebengruppen

Es gibt auch 8 Nebengruppen, die beinhalten nur Metalle.

1. Gruppe: Kupfergruppe(Gold,Kupfer,Silber,Radioaktives Element)

2. Gruppe: Zinkgruppe(Zink, Kagmium, Quecksilber, Radioaktives Element)

3. Gruppe: Seltene Erden: 4+15 Elementen (Lanthan, Scandium, Yttrium, Radioaktives Element, Lanthanoide, Actinoide)

4. Gruppe: Titangruppe(Titanium,Hafnium,Zirconium, Radioaktives Element)

5. Gruppe: Vanadiumgruppe

6. Gruppe: Chromgruppe

7. Gruppe: Mangangruppe

8. Gru

9. ppe: Cobaltgruppe, 12 Elemente, Eisen-Platingruppe, beinhaltet wichtigste Metalle

Radioaktivität

Fragen zum Film:

Wie groĂź ist ein Atomkern im Vergleich zu einem FuĂźballstadion?

Ein Reiskorn im AnstoĂź

Welche Teilchen Anzahl variiert bei Isotopen?

Neutronenanzahl

Was sind Niglide und wie viele gibt es?

Isotope mit versch. Anzahl an Neutronen; 2700

Wann zerfällt ein Atom?

Wenn er zu viel Masse im Kern hat, wenn der Kern zu wenig oder zu viel Neutronen/Protonen besitzt.

Wie nennt man Instabile Isotope?

Radioaktiv

Wodurch wird aus instabilen Cobalt ein stabiles Nickel?

Indem sich ein Neutron in ein Proton verwandelt.

Wodurch entspannen sich instabile Isotope?

Durch Abgabe von Alphateilchen

Was sind die Alphateilchen?

Atomkerne von Helium.

Was passiert mit einem Atom wenn ein A.T. trifft?

Es wird ihm ein Elektron herausgerissen.

Wie nennt man so einen Vorgang?

Ionisation

Welche Arten von Teilchenstrahlung gibt es?

Alpha,-Beta,-Neutronenstrahlung

Welche anderen Arten von Strahlung gibt es?

Gammastrahlung, Elektromagn. Wellen.

Was nennt man Radioaktivität?

Zerfall von Teilchen, die Wellenstrahlung, Abgabe von Teilchen

Zu welcher Teilchenart wandelt sich ein Atom wenn bei ihm durch die Strahlung Elektronen rausgerissen werden?

Ion

Wie nennt man diesen Effekt?

Ionisation

Wo entstehen die Röntgenstrahlen?

In der ElektronenhĂĽlle

Nenne 2 Wege wodurch die RS entsteht?

Elektronen werden auf die Anode geschossen, werden abgebremst und dann werden Strahlen freigesetzt.

Es wird ein elektron aus der Hülle genommen, bei wieder aufladung der Hülle werden Röntgenstrahlung freigesetzt.

Mit welcher Einheit wird die Radioaktivitsmenge gemessen?

Bequarell,

Was bedeuted Radioaktivitätsmenge?

Die Anzahl der Zerfälle pro Sekunde.

Was ist die Halbwertszeit?

Nach der Halbwertszeit sind die Hälfte der Atome zerfallen.(von ausgangs Menge)

Ist die Halbwertszeit fĂĽr alle Elemente gleich?

Nein , da es keine Konstante ist,

Kobalt60: 5,3 Jahre

Technetzium: 6 Stunden

Welchen Strahlenschutz gibt es für:Alphateilchen, Betateilchen, Neutronen, Gammastrahlen, Röntgenstrahlung?

Alpha: Papier oder Pappe; Beta: Plexiglas; Neutronen: Paraffin;

Röntgen und Gammastrahlen kann man nicht stoppen sondern nur abschwächen zb: Dicke Bleiwand.

*

Fragen zum Film:

Wie viel Radioaktivität steckt in unserer Umwelt?

Die Radioaktivität in unserem Körper wird in mSv.(ab 250 mSv gefährlich).

5000 mSv tödlich.

4,5 mSv natürlicher Strahlenbelastung. 7% Bodenstrahlung. 7% Nahrung. 12 Bequarell in Kalium das in vielen Lebensmitteln enthalten ist. 9% Höhenstrahlung(fremder Galaxien u. Der Sonne)

31% Luft/Radon; Wenn man Radon in Baumaterialien hat, soll man oft lĂĽften; Medizin 45%,

Periodensystem

1. Die Periodennummer eines Elements entspricht der Zahl der elektronen schalen in seiner AtomhĂĽlle.

2. Die Gruppen des Periodensystems enthalten Elemente mit gleicher Anzahl an AuĂźen-Elektronen

3. Die Gruppennummer eines Elements gibt an wie viel AuĂźen-Elektronen seine Atome besitzen.

4. Die Periodizität der Eigenschaften lässt anhand der Kernladung und der Elektronenverteilung in der Atomhülle erklären:

   1. Der Atomradius ist entscheidend für die Periodizität der Eigenschaften. Er nimmt von oben nach unten im PSE zu weil mit jeder neuer Periode eine neue Schale angefangen wird.

      Von links nach rechts nimmt er ab obwohl die Zahl der Elektronen zunimmt, der Grund dafĂĽr ist, dass die vorhandenen Orbitale durch die steigende Protonenzahl im Kern immer mehr zusammengezogen werden.

   2. Der Metallcharakter:

      lässt sich vom Atomradius ableiten. Metalle sind die Elemente mit hoher Leitfähigkeit, dafür müssen die Elektronen locker sitzen.

      Von oben nach unten in einer Gruppe nimmt der Metallcharakter zu. Innerhalb einer Periode nimmt der Metallcharakter ab weil Anziehungskraft des Kerns immer größer wird.

   3. Ionisierungsenergie:

      ist jene Energie die zur Abtrennung eines Elektrons gegen die Anziehungskräfte des Kerns benötigt wird.

      Die Abspaltung eines Elektrons ist dabei umso leichter je weiter es vom Kern entfernt ist. Die Ionisierungsenergie nimmt innerhalb von einer Gruppe von oben nach unten ab da die Atome von oben nach unten immer größer werden und die Anziehungskräfte des Kerns auf die äußeren Elektronen sinken.

      Umgekehrt steigt die Ionisierungsenergie innerhalb einer Periode von links nach rechts, bei den kleiner werdenden Atome die äußeren Elektronen stärker vom Kern angezogen werden. Die höchste Ionisierungsenergie im findet im PSE ganz oben rechts beim Helium statt.

      Bei wegreiĂźen eines Elektrons aus der ElektronenhĂĽlle entstehen Positiv geladene Teilchen, positive Ionen genannt.

   4. Elektronenaffinität:

      ist der gegensätzliche Begriff zur Ionisierungsenergie. Diese ist jene Energie, die man benötigt oder erhält wenn einem Atom ein Elektron hinzugefügt wird, dabei entstehen negativ geladenen Elektronen.

   5. E

   6. lektronegativität:

      ist ein Mischbegriff aus der Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität und kennzeichnet das bestreben der Atome Elektronen in einer Bindung an sich zuziehen.

      Die Elektronegativität steigt innerhalb einer Periode von links nach rechts an. Weil die Positive Kernladung und damit die Anziehungskraft die Elektronegativität immer größer wird.

      Innerhalb einer Gruppe nimmt von oben nach unten ab. Da die positive Ladung des Atomkerns durch die zunehmend dichtere Elektronenhülle nach außen abgeschirmt wird, daher haben die Elemente die links unten im PSE stehen(Metalle 1. u. 2. Hauptgruppe) geringe Elektronegativität die rechts oben stehen(Chlor,Wasserstoff, Fluor) große Elektronegativität. Als Maß hat man eine Skala gewählt, in dem am stärksten Elektronegativität-Element wie Fluor willkürlich einen Wert von 4,0 zugeordnet hat, die übrigen Elemente werden im Vergleich einfach hinein gestuft.

Orden die Elemente nach steigender Ionisierungsenergie:

K → Li → Mg → Cl → O

Chemische Bindungsarten

Wir wissen schon dass, die bewegende Zahl der natĂĽrlichen Stoffe auf der Erde liegen nicht als Einzelatome sonder chemisch gebunden als Verbindungen vor(Wasser,Luft,Gestein). Die Edelgase haben jeweils eine stabil gefĂĽllte AuĂźenschale mit jeweils 2 fĂĽr Helium und 8 Elektrone fĂĽr restliche Edelgaselemente. Die sogenannte Valenz-Elektronen sind an einer Bindung beteiligt.

Die Edelgasregel oder Oktettregel: Atome verbinden sich so miteinander dass ihre Elektronenanordnung der eines Edelgases entspricht. Je nachdem wie sich Elektronenschalen oder Atome verändern werden folgende Bindungsarten unterschieden. Man kann 5 verschiedene Arten unterscheiden:

1. Ionenbindung

2. Atombindung:

Polar

unpolar

3. Metallbindung

4. Bindung in Komplexen

5. Intermolekulare Wechselwirkung:

WasserstoffbrĂĽcken

Van-der-Waals Kräfte

Ionenbindung

Ionenbindung ist eine Bindung zwischen Metall und Nicht-Metall.

Wegen ihren größeren Elektronegativität entreißen Nicht-Metallen den Metallen die Valenz-Elektronen weg. Die neutrale Atome werden dadurch zu geladenen Teilchen-Ionen.

Aus der Physik wissen wir das sich elektrisch entgegengesetzte geladene Teilchen anziehen. Deshalb herrscht zwischen Ionen eine elektrische Anziehungskraft. Die Ionenbindung entsteht durch elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Kationen und Anionen.

Dies führt zu einen regelmäßigen räumlichen Aufbau – Ionengitter.

Ionengitter ist ein Raumgitter dessen Gitterpunkte abwechselnd positiv und negativ geladene Ionen sind.

Freiwillige HĂĽ:

Geräte: 1. Marmeladeglas

2. Kochsalz

3. H2O dest.

4. gesättigte Lösung(Wasser kochen, Salz hineingeben, ständig rühren und salz nachgeben bis sich kein Salz mehr auflöst)

5. Die Lösung reingeben und einen Faden hineingeben wo eine Perle dran ist, dann langsam abkühlen lassen

Die Stoffe die die Ionenbindung aufweisen werden Salze genannt.

Eigenschaften des Salzes kann man aus der Ionenbindung ableiten.

1. Bei Raumtemperatur sind alle Salze feste Stoffe

2. Stabile Ionengitter verursacht hohe Schmelztemperaturen

3. Ionen werden im Gitter festgehalten daher sind feste Salze elektrische Isolatoren.

4. Im flüssigen Zustand sind die Ionen beweglich somit sind die Salzlösungen und die Salzschmelzen gute elektrische Leiter.

5. Bei Verformung kommen gleichartige Ionen übereinander und stoßen sich ab deswegen sind die Salze spröder Stoffe, sie splitten leicht.

Chemische Formeln und Ionenbindungen

1. Die Formel einer Verbindung enthält die Symbole aller Elemente die in dieser Verbindung vorkommen.

2. Die Elementen-Symbole werden hintereinander aufgeschrieben, zuerst kommen die Metalle und dann Nicht-Metalle. NaCl, KOH, MgS

3. Tritt ein Einzelatom oder MolekĂĽl mehrfach vor, so wird dies durch eine Zahl namens Koeffizient vor dem Element-Symbol oder MolekĂĽl. z.B: 6Cu, 3NaCl, 2MgS,

4. Enthielt das MolekĂĽl mehr als ein Atom eines Elements so wird dies durch eine FuĂźnote namens Index nach dem Element-Symbol angegeben. z.B: H2O

5. Kommt eine bestimmte Atomgruppe mehrfach vor so wird sie in Klammer gesetzt und durch Index nach der Klammer angegeben wie oft diese Atomgruppe auftritt. z.B: Ca(OH)

   Ein MolekĂĽl besteht aus 2 Eisenatomen und 3 Sauerstoff-Atome:

   Fe2O3

   3 Kalziumatome und 2 PO4 Gruppen: 2Ca3(PO4)2

Herstellung von Formeln bei Ionenverbindungen

Die Summe der positiven und negativen Ladungen in einer Verbindung ist immer 0.

Die chemische Verwendung ist elektrisch immer neutral.

In der Formel werden die zuerst die positiven und dann die negativ geladene Ionen aufgeschrieben.

Im Namen des Salzes werden zuerst die positiv geladenen Ionen durch den Elementnamen genannt und dann negativ geladenen Ionen durch Elementname in Latein und die Endung -id genannt.z.B.: NaCl:NatriumChlorid

Einfache Ionen sind:

Na+ Cl-

Ca+ I-

K+ S2-

Mg+ P3-

Ba+

Komplex Ionen:

SO4²- Sulfat

HSO4- Hydrogensulfat

SO3²- Sulfit

HSO3- Hydrogensulfit

NO3- Nitrat

NO2- Nitrit

CO3²- Carbonat

HCO3Âł- Hydrogencarbonat

PO4Âł- Phosphat

OM- Hydroxid

NH4+ Ammonium

M3O+ Hydronium

Atombindung

Atome von Nicht-Metallen können sich zu einem Molekül verbinden indem sie ein gemeinsames Elektronenpaar bilden. Deshalb wird die Atombindung auch Elektronenpaarbildung genannt. Nicht-Bindende freie Elektronen bestimmen die räumliche Anordnung der Atome und die Wechselwirkungskräfte zwischen den benachbarten Moleküle.

Es gibt 2 Arten von MolekĂĽle:

ElementmolekĂĽle: ElementmolekĂĽle bestehen aus 2 oder mehreren gleichen MolekĂĽlen. z.B.: M2, O2, N2

VerbindungsmolekĂĽle: VerbindungsmolekĂĽle entstehen wenn zwei gleiche Atome sich mit der HĂĽlle ĂĽberlappen.

Siehe Abb1.

Die Bindungskraft in der Atombindung ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Positiven geladenen Atomkern und der gemeinsamen ElektronenhĂĽlle. Diese Anziehungskraft wirkt nur innerhalb des MolekĂĽls und nicht nach auĂźen.

Daraus folgen die Eigenschaften der Stoffe mit Atombindung:

1. Niedrige Siede-, und Schmelztemperaturen, bei Raumtemperatur flüssig oder gasförmig.

2. Sie leiten den Elektrischen Strom im Allgemeinem nicht.

   Ausnahmen: Kohlenstoff, Silizium und seine Verbindungen. Sie bilden ein Kristallgitter das sehr hart ist und hat einen hohen Schmelzpunkt und einen hohen Siedepunkt.

Metallbindungsarten

Abb2

Metallbindung ist nur bei Metallen vorhanden. Alle Metalle bilden positiv geladene Ionen.

Eigenschaften:

1. Alle Metalle leiten elektrischen Strom weil sich die Elektronen frei bewegen können.

2. Fast alle Metalle haben hohen Schmelz,- und Siedetemperaturen. Wegen dichter Packung des Kristallgitters und groĂźe Atommasse.

3. Alle Metalle sind glänzende Stoffe durch Absorption und Reflektion des Lichtes mit Wechselwirkung des Elektronengas.

4. Alle Metalle haben hohe Wärmeleitfähigkeit. Das Elektronengas überträgt ganz gut die Schwingung der Wärme.

5. Alle metallische Stoffe sind biegsam ohne dabei zerstört zu werden.

6. Durch Zugabe von anderen Metallen oder anderen Stoffen können die Eigenschaften verändert werden.(Legierung);Dichte, Leitfähigkeit, Biegsamkeit, Härte, Korrisionsvermögen; Co,W,V,Mo,Cr,Ni.

Atom- und MolekĂĽlmasse

Atommasse:

1g H beinhaltet 602 300 000 000 000 000 000 000 Atome.

Atommasseneinheit: Unit [u]. Atommasse eines Elements ist die Atommasse in der Einheit Unit ausgedrĂĽckt.

1u= 1/12 der Atommasse von C.

Die Atommasse kann ganzzahlig und dezimalzahlig sein. Ganzzahlig ist die Atommasse dann, wenn das Element nur aus einer Isotopensorte besteht. Dezimalzahlig ist wenn ein Element aus verschiedenen Isotopensorten besteht. FĂĽr unsere Chemischen Berechnungen in der Schule werden wir die Zahl immer auf eine ganze Zahl auf/ab-runden.

MolekĂĽlmasse:

Die MolekĂĽlmasse einer chemischen Verbindung(MolekĂĽl) ist die Summe der Atommassen der Elementen aus welchen diese Verbindung besteht.

CO2: C+O+O 12+16*2=44u

H2O: 1*2+16=18u

Al(OH)3: 27+(16+1)*3= 78u

NaCl: 23+35,45= 58,5u

Al2O3 2*27+16*3=102u

H2SO4 1*2+32+16*4=98u

H2CO3 2+12+16*3=62u

Das Mol

Kann man ausdrĂĽcken mit Liter, Teilchen oder Gramm.

1Mol=6,022*10^23(Avogrado Zahl) =Atom/MolekĂĽlmasse(Molaremasse)=22,4Liter(nur bei Gasen)

1Mol jedes Gases nimmt ein Volumen von 22,4Liter ein.

Aufgabe Nr1: 10g Zn → Mol? Atome?

1Mol Zn → 65g

x Mol → 10g → x=10/65=0,15Mol

1Mol Zn → 6,022*10^23Atome

0,15Mol → x-Atome

x= 0,15*(6,022*10^23)= 9,033*10^23

Aufgabe:

Wieviel g wiegt ein Eisen Atom?

1Fe=56g=6,022*10^23Atome

x-Gramm 1Atom

x=56/6,022*10^23=9,3*10^-23

Aufgabe3:

Aluminiumgabel wiegt 5g. Wieviel Mol beinhaltet diese Gabel?

1Mol Al=27g=6,022*10^23Atome

x Mol 5g

x=5g/27g=0,185

Wieviele Atome sind in 5g Al?

1Mol=27g=6,022*10^23Atome

x=(6,022*10^23/27)*5=1,15*10^25Atome

Aufagabe4:Wieviel Mol beinhaltet ein Luftballon mit 3,5 Liter He?

1Mol He=22,4l

x-Mol=3,5/22,4l=0,156Mol

Aufgabe5:

230l N-Gas

22,4l=1Mol=230/22,4=10,3Mol

Aufgabe6: 100g Erdgas(CH4, Methan). Wieviel l?

1Mol=16gramm

100/16=6,25Mol

22,4l=1Mol= 140l

Bei chemischen Reaktionen ist die Gesamtmasse der Ausgangsstoffe ist gleich der Gesamtstoffe der Gesamtmasse der Reaktionsprodukt.

Textaufgaben bei chemischen Reaktionen

Reihenfolge der Textaufgaben zu lösen:

1. Lese den Text

2. Finde die Verbindungen bei denen die Menge Gramm oder Liter angegeben ist.

3. Schreibe unter diesen Verbindungen in der chemischen Gleichung die Angaben in Gramm oder Liter.

4. Finde die Verbindungen bei welchen Was gesucht wird.

5. Schreibe unter diesen Verbindungen bei der chemischen Gleichung die Gesuchte X.

6. Rechne aus die MolekĂĽlmasse von der Verbindung bei welcher die Menge in Gramm gegeben ist.

7. Rechne aus wieviel von der gegebenen Menge in Mol ist.

8. Vergleiche die Massenverhältnisse von der Verbindung mit der angegeben Menge und der Verbindung mit der fehlenden Menge.

9. Rechne die Molekülmasse von der Verbindung mit der gesuchten Größe X.

10. Rechne aus wie viel die Ausgerechnete Mol menge von der gesuchten Substanz in Gramm ist.

Aufgabe 1.): Wie viel Gramm Fe sind zur vollständigen Umsetzung von 9g S zu Eisensulfit notwendig?

Fe+S → FeS

X 9g

1.

1Mol S= 32g

X - 9g

X=9/32=0,28MolS

2.

1MolFe: 1MolS

1 : 1

0,28Mol 0,28MolS

3.

1MolFe = 56g

0,28MolFe= xg => x=0,28*56=16,67gFe

Feststoffe:

Alle Festkörper haben eine bestimmte Form und haben ein Volumen. Zwischen den Atomen des Festkörpers, wirken sehr starke Anziehungskräfte welche diese Atome an bestimmte Lage halten. Diese Anordnung (Struktur) kann regelmäßig sein, dann nennt man sie eine Gitterstruktur. Sie ist die Ursache für die regelmäßigen Formen der Kristalle. Häufig bildet der selbe Stoff verschiedene Kristallgitter, diese werden als Modifikationen des Stoffes bezeichnet(Kohlenstoff als Grafit, Kohlenstoff verwandelt Granit in Diamant um). Eine unregelmäßige Anordnung ist eine Amorphe Struktur(Glas hat keine richtigen Kristallgitter).

Die Teilchen des Festkörpers befinden sich nicht in Ruhe, sie führen ständig Schwingungen und Drehungen durch.

Diese Bewegungen sind von folgenden Faktoren abhängig:

vom Aufbau des Gitters

von der Masse des Atoms

Temperatur

Schmelzpunkt oder Schmelztemperatur ist abhängig von den Gitterkräften des Stoffes. Schmelzpunkt ist auch geringfügig vom Druck abhängig. Dehnt sich ein fester Körper beim Schmelzvorgang aus, so steigt sein Schmelzpunkt bei Druckzunahme weil gegen den äußeren Druck zusätzlich Ausdehnungsarbeit verrichtet werden muss.

Ein fester Körper kann aber auch ohne schmelzen in den gasförmigen Zustand übergehen(Sublimieren fest-gasförmig).

Übergänge zwischen den Aggregatzustände

Lösungen:

1.)Lösungen sind immer homogen.

2.)Lösungen bestehen immer aus zwei oder mehreren Stoffe wobei ein Stoff den anderen Stoff aufnehmen muss.

Eine Lösung muss immer einen Lösungsstoff und ein Lösungsmittel haben.

Bei zwei Flüssigkeiten ist das Lösungsmittel das in Überschuss ist.

Bestimmte Stoffe lösen sich ineinander unbegrenzt in jedem Verhältnis. Die meisten Stoffe sind jedoch in einem gegebenen Lösungsmittel nur begrenzt mischbar => Löslichkeit ist wie viel Gramm wasserfreier Stoff in 100Gramm Lösungsmittel gelöst werden kann.

100gH20 → 36g NaCl

204g C6H12O6(Zucker)

Gesättigte Lösung ist die Lösung wo die maximale Löslichkeit erreicht ist. Ungesättigte Lösung – gelöster Stoff kann sich weiter im Lösungsstoff auflösen. Bei gesättigte Lösungen herrscht Dynamisches Gleichgewicht zwischen Auflösen und Ausfallen, das heißt: Die Konzentration bleiben konstant.

Übersättigte Lösung ist das Gleichgewicht überwiegend auf der Seire Auflösung, man braucht nur einen Impfkristall oder Staubkörnchen um Kristallisation zu starten.

Wie kann man Löslichkeit erhöhen:

Temperatur erhöhen, erwärmen

Druck erhöhen

mechanische UmrĂĽhrung

Lösungsvorgang

Lehrsatz von Paracelsus sagt: uns ähnliches wird in ähnliches gelöst.

Bei polaren Molekülen ist die positive und negative Ladung nicht gleichmäßig verteilt. Die Differenz zwischen positiven und negative Ladungen ist sehr groß. Bei unpolaren Verbindungen ist die Differenz zwischen positiven und negativen Ladungen sehr gering. Der Satz von Paracelsus sagt uns, dass polare Substanzen sich in polaren Lebensmitteln lösen und unpolare Substanzen in unpolare Lebensmitteln lösen. Alle Ionenverbindungen sind polare Stoffe. ABB3

1. Das Lösungsmittel dringt in den zu lösenden Stoff ein.

2. Die Ionen des gelösten Stoffes und die polare Lösungsmittel-Moleküle ziehen aneinander an.

3. Die Pole richten sich aus: ABB4

4. Die Anziehungskräfte sind so stark, dass die Ionen des Feststoffes verlassen und in die Lösung übergehen. Diesen Vorgang, die Spaltung des Feststoffes im frei beweglichen Ion nennt man Dissoziation.

5. Die Ionen werden mit den Polen vollkommen umrundet. Solche Hüllen nennt man Hydrathüllen wenn das Lösungsmittel Wasser ist.

Abb5

Wenn bei einer chemischen Reaktion ein Niederschlag ausfällt, dann bei Dissoziationsgleichung dann schreiben wir den Niederschlag nicht in Ionenform.

Wässrige Lösungen leiten elektrischen Strom, weil frei-bewegliche Ionen vorhanden sind. Feste Salze sind Nichtleiter weil alle Ionen fest im Kristallgitter eingebunden sind.

Konzentrationen von Lösungen

1. Masseneinheit wird in % angezeigt und zeigt wie viel g vom gelösten Stoff in 100g Lösung sind.

2. Volumenanteil wird in %Vol angegeben und zeigt wie viel Milliliter gelöster Stoff in 100ml Lösung ist.

3. Molarität M zeigt uns wie viel Mol gelöster Stoff in einem Liter Lösung ist.

Abb6

Säuren

Salzsäure, Essigsäure, Buttersäure, Aminosäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Zitronensäure, Weinsäure, Fettsäuren, Ameisensäure.

Wie erkenne ich Säuren in chemischen Formeln:

Bei jeder Säuren - Formel steht Wasserstoff an erster Stelle.

Bildung von Säuren:

1. Nichtmetall Oxid+H2O → Sauerstoffhaltige Säure.

   CO2 + H2O → H2CO3

   SO2 + H2O → H2SO3

2. Halogenwasserstoff +H2O → Sauerstofffreie Säure

   HCl + H2O → HCl

   Gas

   HF + H2O → HF

Starke Säuren:

Salzsäure: HCl, Unedle Metalle werden davon angegriffen ist ätzend für Haut und Schleimhaut.

Schwefelsäure: H2SO4 Unedle Metalle werden unter Gasbildung aufgelöst, organische Stoffe verkohlt. Auf der Haut stark ätzend. Beim verdünnen mit Wasser gibt es viel Wärme ab, erhitzt sich stark. Nie zu Schwefelsäure Wasser beimischen sondern Schwefelsäure zu Wasser.

Salpetersäure: HNO3. Zersetzt sich am Licht am Gas NO3, viele Metalle werden von ihr aufgelöst aber Fe,Cr,Al bilden mit ihr eine undurchlässige Oxidschicht auf Metalloberflächen. Au und Pt werden nicht aufgelöst oder angegriffen aber Ag schon. Zum auflösen von Gold und Platin verwendet man „Königswasser“

Königswasser: 1Teil HNO3 ,3TeileHCl.

Schwache Säuren:

Kohlensäure als Lösung nicht stabil zersetzt sich als Kohlenstoffdioxid in Wasser. Unter Druck bleibt HCO2 in der Lösung. Natürliches Wasser ist immer ein sehr schwacher Kohlensäurelöser.

Phosphorsäure ist im Prinzip ungiftig und unätzend. H3PO4

Flusssäure: HF reagiert schwach mit Metallen aber greift Quarz und Glas an. Wird deswegen zum Glas ätzen verwendet.

Phosphor ist statisch gesehen gleich wie Ă–l.

Es gibt Sauerstoffhaltige Säuren und Sauerstofffreie Säuren.

Laugen/Basen

Laugen sind die wässrigen Lösungen der Metalloxide.

Man erkennt Laugen so, dass an letzter Stelle immer OH steht.

Bildung von Laugen:

1. Me-Oxid+H2O → Lauge

2. unedle Metalle + H2O → Lauge + H2

Trivialname

Natronlauge ist eine der stärksten Laugen, einige Metalle und Glas werden von ihr angegriffen. Tierische und pflanzliche Stoffe werden zuerst aufgeweicht und dann aufgelöst. Als Feststoff ist Wasser sehr stark anziehend(Hydroskopisch). Auf die Haut wirkt es sehr ätzend.

Kalilauge: KOH ist ähnlich wie Natronlauge mit sehr stark und mit ähnlichen Eigenschaften.

Kalkmilch: ist mittelstarke Lauge. Wird bei Verputzen verwendet im Baugewerbe.

Ammoniaklauge: ist eine schwache Lauge mit einem stechenden Geruch. Sie löst Fette und quellt Organische Substanzen auf, deshalb wird es als Reinigungsmittel und zum Ablaugen alter Farbanstriche verwendet.

Protolyse und Ph-Wert

Protolyse ist eine Reaktion in welche Protone ausgetauscht werden HCl+ H2O → H+ +Cl- + H+ + OH-

Die Säuren sind die Stoffe die Protone in wässrigen Lösungen abgeben und bilden Säurerestion und H3O+(Hydroniumion), die Laugen sind Stoffe die Protone aufnehmen, sie bilden mit Wasser Laugenrestion und Hydroxidion OH-.

H2O+ H2O → H3O+OH Im Wasser findet auch Protolyse statt es bilden sich Hydroniumion und Hydroxidion. Die Lösungen wo Konzentration von Hydroniumion und Hydroxidion gleich sind, sind neutrale Lösungen.

Lösungen wo die Hydroniumionen im Überschuss sind, sind Sauer.

Lösungen wo die Hydroxidionen im Überschuss sind, sind basisch.

Die Konzentration von Hydroxidion und Hydroniumion in neutralen sauren oder basischen Lösungen stehen in folgender Beziehung zueinander: [ H3O+]+[OH-]=10^-14 → bei 14°C

[] → bedeutet Konz.

Das Produkt dieser Gleichung ist immer konstant und wird als p bezeichnet pH=-log[ H3O+]

pOH=-log[OH-] bei 25°C[ H2O+]= 10^-17 mol/l

pH=7

Wenn Ionenprodukt pH=7, solche Lösungen werden neutral benannt. pH+pOH=14

KOH=0,001 mol/l=10^-3 mol/l => pOH=3

sauer

1 7 14

Messen von Ph-Wert: Digitalgeräte, Indikatoren:sind die Stoffe die ihre Farbe ändern bei Änderung des Ph-Wertes der Lösung

Was passiert wenn ich und eine Base in einer Reaktion mische?

Säure + Lauge → Salz + Wasser

Def.: bei der Neutralisation heben sich die Laugen und Säurewirkung auf und es entsteht ein Salz. Salz ist eine Verbindung von Metall und Nicht-Metallionen.

Neutralisation der Ionen

Dieses Salz und Wasser kommen als Produkt, wir suchen die Ausgangsstoffe.

Mg(OH)2 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 +2H2O

Na2CO3 + 2H2O → 2NaOH + H2CO3

K3PO4 + H2O → 3KOH + H3PO4

CaSO4 + H2O → Ca(OH)2 + H2SO4

(NH4)2SO3 + 2H2O → 2NH4OH + H2SO4

AlBr3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3HBr

Cu(NO2)2 + 2H2O → 2HNO2 + Cu(OH)2

NaHCO3 + H2O → NaOH + H2CO3

NH4Cl +H2O → HCl+ NH4OH

Ca(NO2)2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2HNO2

Metalle

Alle Metalle können wir in folgende Verwendungszwecke einteilen:

1. Eisenhaltige Werkstoffe oder Nicht-Eisenhaltige Werkstoffe

   Eisenhaltige lassen sich in 2 Gruppen einteilen: Gusseisen oder Stähle. Kupfer Alumium Blei

2. Man teilt die Metalle in Schwer-, Leicht-, Hartmetalle ein.

   Hartmetalle sind beinahe so hart wie Diamant z.B.: Titan, Wolfram, Vanadium, Talium oder Metallkarbite

   Leichtmetalle sind die Gruppen der Metalle deren Dichte weniger als 5*10^3 kg/mÂł haben: Aluminium, Magnesium, Beryllium, Legierungen.

   Schwermetalle deren Dichte ĂĽber 5*10^3 kg/mÂł sind: Eisen, Kupfer, Nickel, Kobalt, Zink, Blei, Quecksilber, Gold, Platin ,Silber.

3. Wundmetalle sind nicht grau z.B.: Kupfer(rot), Bronze(Kupfer+Zinn), Messing(Kupfer+Zink) Verwendung: Dächer, Leitungen.

4. Edle/unedle Metalle. Edle Metalle sind beständig an der Luft(Gold, Weißgold(Silber+Kupfer, Rotgold(Gold+Kupfer), Silber, Platin). Besteht im Haushalt, Schmuck oder in Elektronik/Elektrotechnik und auch alle Edelmetalle können auch Katalysatoren sein. Katalysatoren ermöglicht eine chemische Reaktion die selbstständig nicht geht. Katalysator selber nimmt nicht an der Reaktion teil.

1. Hauptgruppe: Lithium(Li), Natrium(Na), Kalium(Ka), Rubidium(Rb), Cäsium(Cs), Francium(Fr); Alle Alkalimetalle haben 1 Valenz-Elektron. Die sind extrem Reaktionsfreudig und wollen ihr Elektron unbedingt abgeben.

   Je weiter nach unten mit Fortschreitender Periodenzahl steigt die Reaktionsfähigkeit der Metalle. Aufgrund ihrer Reaktionsfreudigkeit kommen die Alkalimetalle nie in der Natur vor, sonder nur als chemische Verbindungen vor, wie Sulfate, Chloride, Phosphate, Nitrate und Carbonate. Alle Alkalimetalle sind wasserlöslich und bilden mit Wasser starke Laugen. Die sind alle sehr weiche und leichte Metalle. Als Nachweis dient die Flammenfärbung. Natrium gelb, Kalium violett. Technische Bedeutung der Alkalimetalle: Lithium wird für Metalllegierungen verwendet und verbessert Zugfestigkeit, Elastizität und Härte des Metalls. Lithiumlegierungen werden in Rüstungsindustrie und Raumschiffindustrie verwendet, oder Eisenbahnschienen.

   Natrium als reines Metall hat keine technische Bedeutung, kommt in der Natur als Steinsalz vor oder als Salz im Meereswasser. Natrium wird als Legierungszusatz verwendet. NaOH eine der wichtigsten Grundstoffen der Industrie z.B: Seifen. Na2CO3(Soda) wird auch hauptsächlich für Waschmittel verwendet. Na2SO4 ohne Natriumsulfat kein Glas. Kaliumchlorid ist wichtigste Kalium verbindung aus dem alle anderen Kaliumverbindungen entsteht, in der Medizin Kaliumchloridlösung dient als Todesspritze. KNO3 Bestandteil des Schießpulvers.

   Rubidium und Cäsium werden in Halbleiter verwendet, ein Radioaktives Cäsium Isotop mit Atommasse 137 wird in Strahlenröntgungen verwendet gegen Tumore. 2. seltenste Naturvorkommendes Element der Erde Produkt von Urankernspaltung wurde im Jahre 1939 erst überhaupt entdeckt.