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Chemistry

University, School

Gymnasium Köln

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AC WS 2009/10 Übungsbeispiele zu Kapitel 2. Die chemische Reaktion AC-UE 2.7 Welche Information erhält man aus der Summenformel einer Verbindung, welche aus ihrer Strukturformel? *Summenformel: Zusammensetzung eines Stoffes *Strukturformel­: Beschreibung von Reaktionsmechan­ism­en, Stereochemische Betrachtungen AC-UE 2.8 Wie groß ist die Avogadrosche Zahl? Wozu wird sie verwendet? *6,022*10^23 *Gibt Zahl der Teilchen in einem MOL an. AC-UE 2.9 Bestimmen Sie die Formelmassen der folgenden Verbindungen (verwenden…

die chemische Bindung


Grundlagen

wenn Atome chemische Verbindungen miteinander eingehen, dann ändern sich sowohl die chemischen, als auch die physikalischen Eigenschaften


Bindung: Erreichen eines Energieminimums durch Änderungen in der Elektronenhülle

Oktettregel: Alle Elemente sind bestrebt eine voll besetzte Außenschale zu haben und damit Edelgaskonfiguration (.zustand) zu erreichen


Edelgas Neon: 2s22p67

Na -e- Na+
2s
2 2p6 3s1 2s2 2p6

Cl +e- Cl-
2s
2 2p5 2s2 2p6


Ionsierungsenergie: jene Energie, die benötigt wird, um ein e- aus der Hülle eines neutralen Atoms zu entfernen

1. Ionisierungsenergie: E, um das 1. e- eines neutralen Atoms zu entfernen


Elektronenaffinität: Energie, die bei der Aufnahme eines e- durch ein neutrales Atom umgesetzt wird


Metall: niedrige Ionisierungsenergie

niedrige Elektronenaffinität

niedrige Elektronegativität

Nichtmetalle: hohe Ionisierungsenergie

hohe Elektronenaffinität

hohe Elektronegativität


Bindungsmodelle



Metallbildung: Metall + Metall

  • Ausbildung zwischen Atomen mit niedriger EN und EION

  • unendlicher Atomverband, mit über den Verband verteilten (delkoalisierten) e-

  • Elektronengas (frei beweglich), hält positiv geladene Atomrümpfe (Metallgitter) zusammen


Ionenbindung: Metall + Nichtmetall

  • großer Unterschied in EN bewirkt Übertragung der e- zu den Nichtmetallen

  • geladene Teilchen: Ionen

    • Metall: positiv geladen (Kation)

    • Nichtmetall: negativ geladen (Anion)

  • Bildung durch elektrostatische Anziehung bewirkt die Ausbildung eines Ionengitters


Atombildung: Nichtmetall + Nichtmetall

  • hohe EN führt zu einer gemeinsamen Nutzung der Bindungselektronen

  • Bildung von abgeschlossenen Einheiten (Moleküle)


Metallbindung

Alle Metalle haben durch die Metallbindung im festen (& flüssigen) Zustand gemeinsame Eigenschaften.

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Die chemische Bindung: Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung
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    0∋†≤;∞∋+++∋;⊇
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    2.6+∞⊥⊥∞: 2+, =.3.:4⊥2+, 0∋2+

    3.-12. 6+∞⊥⊥∞: =∞+≈≤+;∞⊇∞≈∞ 1+≈∞≈†∋⊇∞≈⊥∞≈, ∋∋≠;∋∋†∞ 7∋⊇∞≈⊥ ;≈† ⊇;∞ 4≈=∋+† ⊇∞+ 2∋†∞≈=∞†∞∂†++≈∞≈

    13. 6+∞⊥⊥∞: 1+,3+

    14. 6+∞⊥⊥∞: 2+, 4+, =.3.: 0+2+, 0+4+

  • 15. 6+∞⊥⊥∞: 3+, 5+

    1.7∞;† ⊇∞≈ 3∋†=≈∋∋∞≈≈:

    4∋∋∞ ⊇∞≈ 4∞†∋††≈, +∞; =∞+≈≤+;∞⊇∞≈∞≈ ∋+⊥†;≤+∞≈ 7∋⊇∞≈⊥∞≈ ++∋;≈≤+∞ 5∋+†∞≈ ;≈ 9†∋∋∋∞+


    6∞3+ 9;≈∞≈ (111) …, 0+2+ 3†∞; (11)

    3⊥∞=;∞††∞≈ 9∋†;+≈: 484+… 4∋∋+≈;∞∋ (∂∞;≈ 4∞†∋††)


    2. 7∞;† ⊇∞≈ 3∋†=≈∋∋∞≈≈:

    4∋∋∞ ⊇∞≈ 4;≤+†∋∞†∋††≈, 9≈⊇∞≈⊥ †∋∞†∞† ∋∞† –;⊇

    9;≈∋†+∋;⊥∞ 4≈;+≈∞≈.

    7∋⊇∞≈⊥ = 6+∞⊥⊥∞≈≈∞∋∋∞+ – 18

    17. 6+∞⊥⊥∞: 1-, =.3.: 0†&≈++;&≈++;-&≈++;,3+-,…
    16. 6+∞⊥⊥∞: 2-, =.3.: 0
    2-, 32-,
    15. 6+∞⊥⊥∞: 3-, =.3.: 4
    3-, 03-,


    3∞≈†;∋∋∞≈⊥ ⊇∞+ 3∞∋∋∞≈†++∋∞†:

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    4∋∋+≈;∞∋⊥++≈⊥+;⊇

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    82303

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    83004

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    0++≈⊥+∋†

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    8003- … 8+⊇++⊥∞≈≤∋+++≈∋†

    8304- … 8+⊇++⊥∞≈≈∞††∋†

    83- … 8+⊇++⊥∞≈≈∞††;⊇

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    8+⊇++⊥∞≈⊥++≈⊥+∋†

    82004- … 8;++⊇++⊥∞≈⊥++≈⊥+∋†


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    4∋∋∞

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    3∋(403)2

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    4≈04- … 0∞+∋∋≈⊥∋≈†

    0+2072- … 8;≤+++∋∋†

    32032- … .....

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    304- … 7+;+≤+∋≈∋†

    3∞;≈⊥;∞†∞:

    Name

    Formel

    Kaliumpermanganat

    KMnO4

    Calciumphosphat

    Ca3(PO4)2

    Natriumthiosulfat

    Na2S2O3

    Kupfer(II)sulfit

    CuSO3

    Blei(IV)dichromat

    Pb(Cr2O7)2

    wichtige Salze

    Salz

    Weltjahresproduktion (Mio. t 2007)

    Verwendung

    CaCO3 – Kalk

    277

    Kalkmörtel, Zement, Düngemittel, Glas

    NaCl – Steinsalz od. Kochsalz

    250

    Herstellung von Soda, Speisezwecke, Streusalz,

    CaSO4 - Gips

    127

    Zwischenwände, Spachtelgips, Gipsverbände,

    Na2CO3 – Soda

    43

    Glasherstellung, Seifenherstellung,

    CaCl2 * 6 H2O

    Als Kristallwasser bezeichnet man im Ionengitter eingebaute Wassermoleküle


    Atombindung – Grundlagen


    Valenzstrichformen (Lewis-Formeln):

    • Valenz-e- , die nicht an der Bindung beteiligt sind, werden als Punkte bzw. Striche neben das Atomsymbol geschrieben

    • Ein Bindungsstrich zwischen zwei Atomen symbolisiert ein gemeinsames Elektronenpaar


    Für ein einzelnes Atom:


    Bindungsvorgang:


    zwei einfach besetzte Atomorbitale (AO) überlappen und es bildet sich ein doppelt besetztes Molekülorbital (MO)

    die Anzahl der einfach besetzten AO in einem Atom entspricht der Anzahl der maximal möglichen Bindungen


    alle möglichen Bindungen werden auch geknüpft maximaler Energiegewinn


    oft bilden sich geschlossene Atomverbände (Moleküle)


    Die Anzahl der möglichen Bindungen ergibt sich aus der Hund´schen Re.....








    4∞++†∋≤++;≈⊇∞≈⊥:

    6∋≈† ≈∞+ +∞; 9†∞∋∞≈†∞≈ ⊇∞+ 2. 0∞+;+⊇∞ (0,4,0)

    3∞∋∋∞≈†++∋∞†

    3†+∞∂†∞+†++∋∞†

    82


    80†


    820


    483


    02


    4284


    840


    00†3


    80†0


    3∞∋∋∞≈†++∋∞†: =.3.: 82, 80†, 820, 483,

    ⊥;+† ∂∞;≈∞ 1≈†++∋∋†;+≈∞≈ ++∞+ ⊇∞≈ 4∞†+∋∞ ⊇∞≈ 4+†∞∂+†≈!

    3†+∞∂†∞+†++∋∞†: 3≤++∞;+≠∞;≈∞ ∋;† 3;≈⊇∞≈⊥≈≈†+;≤+∞≈ (7∞≠;≈-3≤++∞;+≠∞;≈∞)


    2∋†∞≈≤∞ 3+∞†† 9†∞≤†++≈ 0∋;+ 5∞⊥∞†≈;+≈ (23905)


    ∞+∋+⊥†;≤+† ⊇;∞ ⊥∞+∋∞†+;≈≤+∞ 3†+∞∂†∞+ ;≈ ∞;≈∞∋ 4+†∞∂+† =++∋∞≈=∞≈∋⊥∞≈


    1. ⊇∋ 9†∞∂†++≈∞≈⊥∋∋+∞ ∞;≈∋≈⊇∞+ ∋+≈†+ß∞≈, ++⊇≈∞≈ ≈;∞ ≈;≤+ ≈+, ⊇∋≈≈ ≈;∞ ∋∋≠;∋∋†∞ 9≈††∞+≈∞≈⊥ =+≈∞;≈∋≈⊇∞+ +∋+∞≈

    2. 4∞++†∋≤++;≈⊇∞≈⊥∞≈ +∋+∞≈ ∞;≈∞≈ =+≈†;≤+∞≈ 0†∋†=+∞⊇∋+†, ≠;∞ 9;≈†∋≤++;≈⊇∞≈⊥∞≈

    3. ≈;≤+†+;≈⊇∞≈⊇∞ 9†∞∂†++≈∞≈⊥∋∋+∞ +∋+∞≈ ∞;≈∞≈ ∞++++†∞≈ 0†∋†=+∞⊇∋+†


    8+++;⊇;≈;∞+∞≈⊥:

    ∞;≈ 4+⊇∞††, ∞∋ +∞∋† ∞≠;≈†;∞+∞≈⊇∞ 3;≈⊇∞≈⊥≈=∞++=††≈;≈≈∞ +∞≈≈∞+ =∞+≈†∞+∞≈ =∞ ∂+≈≈∞≈

    Kohlenstoff laut Hund’scher Regel


    durch das Verschmelzen mehrerer Orbitale entstehen neue energiegleiche Orbitale, sogenannte Hybridorbitale

    .....

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    9++†∞≈≈†+††:
    ≈ ⊥ ⊥ ⊥

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    1∞⊇∞≈ ⊥+†∋+∞ 4+†∞∂+† ∋∞≈≈ ⊥+†∋+;≈;∞+†∞ 3;≈⊇∞≈⊥∞≈ ∞≈†+∋††∞≈, ∋+∞+ ≈;≤+† {∞⊇∞ 2∞++;≈⊇∞≈⊥ ∋;† ⊥+†∋+;≈;∞+†∞≈ 3;≈⊇∞≈⊥∞≈ ;≈† ∋∞≤+ ∞;≈ ⊥+†∋+∞≈ 4+†∞∂+† +=≠. 8;⊥+†


    • 5≠;≈≤+∞≈ ∞;≈=∞†≈∞≈ 8;⊥+†∞≈ ≠;+∂∞≈ ≈†∋+∂∞ 9+=††∞, ⊇;∞ +++∞ 3≤+∋∞†=- ∞≈⊇ 3;∞.....

  • 3∞;†∞+∞ 8;⊥+†∞: 483, 86, 823, 00†4

    4∞+∞≈=∋†∞≈=∞≈


    4∞+∞≈=∋†∞≈=∞≈: ≈≤+≠∋≤+∞ 3;≈⊇∞≈⊥≈∂+=††∞ =≠;≈≤+∞≈ ∞;≈=∞†≈∞≈ 4+†∞∂+†∞≈


    • =∋≈ ⊇∞+ 3∋∋†≈ – 9+=††∞

    9+∋†† =≠;≈≤+∞≈ ∞≈⊥+†∋+∞≈ 4+†∞∂+†∞≈, ≈≤+≠=≤+≈†∞ 4∞+∞≈=∋†∞≈=


    • 8;⊥+†-8;⊥+† 3∞≤+≈∞†≠;+∂∞≈⊥

    ≠;+∂† =≠;≈≤+∞≈ 8;⊥+†∋+†∞∂+†∞≈, ∋++=≈⊥;⊥ =+≈ 8;⊥+†≈†=+∂∞

    • 3∋≈≈∞+≈†+††+++≤∂∞≈+;≈⊇∞≈⊥

    3;+∂† =≠;≈≤+∞≈ ∞;≈∞∋ ⊥+≈;†;= ⊥+†∋+;≈;∞+†∞≈ 8-4†+∋ ∞≈⊇ ∞;≈∞∋ ≈∞⊥∋†;= ⊥+†∋+;≈;∞+†∞≈ 4†+∋ ∋;† ≈;≤+† +;≈⊇∞≈⊇∞≈ 9†∞∂†++≈∞≈⊥∋∋+∞≈, ≈†=+∂≈†∞ 4∞+∞≈=∋†∞≈=

    • 8-3++≤∂∞≈ ≈;≈⊇ †++ +++∞ 3;∞⊇∞⊥∞≈∂†∞ =∞+∋≈†≠++††;≤+

    • 8-3++≤∂∞≈ ≈†∋+;†;≈;∞+∞≈ =.3. 9;≠∞;ß∋+†∞∂+†∞ ;≈ ⊇∞+ 844


    3;∞⊇∞⊥∞≈∂†∞:

    • abhängig von der Molekülmasse und der stärke der Nebenvalenzkräfte

    Löslichkeit:

    • „Ähnliches löst Ähnliches“

    • Polare Stoffe sind in polaren Lösungsmitten, unpolare Stoffe in unpolaren Lösungsmitteln löslich

    • hydrophil (=lipophob): leicht wasserlöslich, meist polare Stoffe

    • hydrophob (=lipophil): wasserunlöslich, meist unpolare Stoffe








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