Vorlesung 7

Allgemeine Chemie= Elektronenkonfiguration, Bindungsarten, Redox-Reaktionen, Molekühlstruktur, pH-Werte, molekulare anorganische Chemie, kristallchemie

Beschäftigt sich mit Chemie aller Elemente PSE

Behandlung Vorkommen, wichtige Verbindungen, Gewinnung und Darstellung wichtiger Rohstoffe

Bestehen aus einem Zentralatom, an welches mehrere andere Moleküle oder Ionen als Liganden angelagert werden

Ligand hat mindestens ein Elektronenpaar, das dem Zentralatom zur Verfügung gestellt werden kann ( meistens freie Elektronenpaare-> Lewis-Base

Bindungen von kovalent bis ionisch

Liganden bilden erste Koordinationssphäre um Zentralatom

Summenformel in eckiger Klammer geschrieben

Zahl der direkt an Zentralatom gebundenen Liganden ist KZ des Zentralatoms

Koordinationspolyder= Raumkörper der gebildet wird

Häufigsten raumkörper= linear, tetraedisch, quadratisch-planar, oktaedrisch

Ergibt sich aus Summe de Ladungen des Zentralatoms und der einzelnen Liganden

Stabilsten Komplexe Allgemein aus Metall-Ionen mit hoher positiver Ladung und kleinem Ionenradius gebildet

Übergangsstelle und folgenden Elemente (3 und 4 HAuptgruppe) ausgeprägte Tedenz Ausbildung Komplex

Bekannt Komplexe KZ 2-12 ->bekanntesten 2,4,6

KZ=6 Oktaedische Komplexe , Verzerrte Oktaeder

Alle sechs Bindungen gleichwertig

KZ4=Tetraedisch (häufiger) oder quadratisch-planar ( Pd,Pt,Au,Ni,Cu)

Zentralatom füllt Valenzschale mit freien Elektronenpaare dr Liganden auf 18e- auf

KZ2= selten,Komplexe von Cu,Ag, Au, Hg -> erfüllt nicht 18-Regel

Einzähnige= Binden nur mit einem freien Elektronenpaar an Zentralatom

Zweizähnige= binden mit zwei ( Chelat-Komplex, ringförmige Struktur)

Mehrzähnige= an 2,3,4,5,6 Positionen Zentralatoms koordinieren

Labile Komplexe gehen schnell Ligandenaustauschreaktionen ein, andere nicht oder Nr langsam

Thermodynamische Stabilität: geringe Komplexzerfallskonstanten( Gleichgewichtskonstante) -> Stabilität abhängig pH-Wert

Kinetische Stabilität = Zerfallskonstante groß-> Ligandenaustauschreaktion nicht oder nur langsam erfolgen

Übung: Der komplex dissoziert in seine Bestandteile. Je weiter das Gleichgewicht auf der Seite des komplexes liegt, desto höher ist thermodynamische Stabilität

Oxidation und Reduktion laufen stets gekoppelt ab

Basieren auf Elektronenverschiebung

Oxidationsmittel & Reduktionsmittel in Redoxreaktion zu identifizieren nutzt man Oxidationszahl

Elektrode lädt sich gegenüber Elektrolyt positiv oder negativ auf

Bildung elektrolytische Doppelschicht

Elektrodenpotenzial E=Elektrode-Elektrolyte

Zwei Elektroden, die in einem Elektrolyten tauchen bilden elektrochemische Zelle/galvanische Zelle

Elektrische Energie aufgewendet um chemische Reaktion abzulaufen

Maß für Druck der e- in Elektrode -> Oxidierbarkeit

Bestimmt in Bezug auf Referenz: Norm-Wasserstoff-Elektrode

Standard- Elektrodenpotenzial E^0: Maß für Oxidierbarkeit/Reduktionskraft galvanischen Halbelements

Spannungsreihe Standard-Eletrodenpotenzial aller Halbzellen in Form Reaktionsgleichung tabelliert

Edle Metalle= positives E -> Oxidationsmittel in Relation leicht reduziert, lösen sich nicht in verdünnter Säuren

Unedle Metalle= Negatives E-> Reduktionsmittel, werden in Relation leicht oxidiert, lösen in Säuren unter h2 Freisetzung

EMK oder reversible Zellspannung 🔺E0=größtmöglice Spannung die galvanische Zelle erzeugt

Von der galvanischen Zelle max. Geleistete Arbeit/ für Elektrolyse mindestens aufzuwendende Energie entspricht Produkt EMK und Elektrizitätsmenge

Wenn Redoxreaktion galvanischen Zele nicht unter STandardbedingungen abläuft oder Konzentration Reaktion ändert, Berechnung EMK mit Nernst-Gleichung berechnet:

Primärelemente/Batterie: wandeln chemische Energie irreversibel in elektrische Energie um

Sekundärelemente/Akkumulator: Entladung ist umkehrbar

Brennstoffzellen: Galvanische Elemente, kontinuierlich Brennstoff zugeführt und Produkt Redokreaktion abgeführt

Beschäftigt sich mit Kohlenwasserstoff ( Verbindungen C & H )

C mehr Verbindungen bekannt als von allen anderen Elementen

Besonderheit Kohlenstoff:

• C kann bis zu vier Konvaleszenz einfach Bindungen ausbilden

• Kettenförmig ringförmig Gerüststruktur

• Könne Doppel und dreifach Bindungen aufkommen

• Zahlreich anderen Elementen können ein- & mehrfachbindungen geknüpft werden

Alkane= Paraffine oder gesättigte Kohlenwasserstoffe

Bestehen nur aus C und H -> nur einfach Bindungen

Alkalisch sind unpolar, leicht brennbar & reaktionsträger

Gleiche Summenformel/ chemische ZUsammensetzung aber andere Struktur als Alkane

Verbindungen Summenformel CH4,C2H6, C3H8 gibt nur eine Verbindungsstruktur

C4H10 zwei Strukturen:

• bei gleicher Summenformel gibt es zwei unterschiedliche Verbindungen mit unterschiedliche Konstitution ( Verknüpfung C-Atome)

• Aus unterschiedlichen Strukturen resultieren unterschiedliche physikalische /chemische Eigenschaften

Ab C5H12 werden NAmen Alkane aus griechischen Zahlenwörter durch Anfügen der Endung -an gebildet

Alkan, dem H-Atom fehlt: Alkyl-Rest

Name richtet nach NAmen zugehörigen Alkans unter Verwendung der Endung -Ly

Bei verzweigten ALkans geht man vom Namen längst unverzweigten Kette aus C-Atom aus, deren C-Atome durchnummeriert werden

Ringförmige, gesättigte Kohlenwasserstoffe ( allgemeine Summenformel CnH2n)

Dem Anmen offenkettigen Alkans mit derselben Anzahl C-Atome wir Cyclo- vorangestellt

Ähnliche Eigenschaften wie Alkane ( Ausnahme Cyclopropan & Cyclobutan -> hohen Ringspannung), H-Atome können durch Alkyl-Gruppen substituiert werden

1) Zwei ringe werden über gemeinsames C-Atom verbunden= Spirane

2) Bicyclische ringesysteme zwei gemeinsamen C-Atome ( wenn beide gemeinsamen Atome direkt miteinander verbunden sind spricht man von kondensierten/annelierten Ringsystem)

C-C Einfachbindung frei drehbar, entlang eigener Achse rotierbar-> Änderung räumliche Anordnung Atome je nach gegenseitiger Verdrehung

Moleküle mit unterschiedlicher Konformation sind Komformationsisomere

Herstellung Kohlenwasserstoffen aus Synthesegas

Zunächst umgekehrte Wassergas-Shift-Reaktion durchgeführt ( bei hohen T liegt GGW Seite CO, 2 elektrolytisch gewonnen, Erfolgt Rxn von CO Und H2 zu CnH2n+2