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Das Löslichkeitsprodukt ist ein fester Wert, der der Bestimmung der maximalen Löslichkeit eines Salzes in einem Lösungsmittel dient. Er lässt sich durch die Multiplikation der beiden Konzentrationen in Lösung mit Hilfe von Wertetabellen berechnen.

Für ein Molekül AnBm gilt also:

• L = [A]n x [B]m

Beim Überschreiten des Löslichkeitsproduktes kommt es damit zum Ausfallen der Ionen dieses Salzes in der Lösung (Fällungsreaktion).

Man unterscheidet leicht lösliche (z.B. Alkali- und Erdalkalihalogenide) und schwer lösliche Salze (z.B. Silberhalogenide, Schwermetallsulfate und -sulfide). Deren Löslichkeit wird über das Löslichkeitsprodukt L definiert. Es lässt sich aus dem Massenwirkungsgesetz (MWG) ableiten. Je kleiner das Löslichkeitsprodukt L ist, desto geringer ist die Löslichkeit des Salzes.

Medizinische Relevanz hat das Löslichkeitsprodukt als Erklärungsmodell für die Entstehung von Konkrementen, beispielsweise im Rahmen von Nierensteinen. Überschüssige Ionen werden über die Niere im Harn ausgeschieden.

MgCl2 + H2O -> (Mg(H2O)6)2+ + 2Cl-   

Van der Waals Kräfte bzw. Wasserstoffbrückenbindungen

Die Bezeichnung Chelatkomplex – oder auch verkürzt als Chelat bezeichnet – steht für Komplexverbindungen, bei denen ein mehrzähniger Ligand (besitzt mehr als ein freies Elektronenpaar) mindestens zwei Koordinationsstellen (Bindungsstellen) des Zentralatoms einnimmt.

z.B. EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure)

Ester von Glycerin

Verestert mit drei Fettsäuren (chirales Triglycerid entsteht)

Der Unterschied zwischen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren liegt in der Anzahl der Doppelbindungen in der Fettsäurekette. Gesättigte Fettsäuren weisen keine Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen auf, während ungesättigte Fettsäuren mindestens eine Doppelbindung in der Fettsäurekette aufweisen.

Bei der Verseifung von pflanzlichen oder tierischen Fetten und Ölen erhält man Glycerol und die Salze der entsprechenden Fettsäuren. Kaliumsalze und Natriumsalze der Fettsäuren mittlerer und höherer Kettenlänge sind Seifen. Bei den Seifen handelt es sich also nicht um einen Stoff, sondern um eine ganze Stoffgruppe.

Kernseife und Schmierseife

Eine Doppelbindung, bindet zwei Atome über zwei Atombindungen, meist eine σ- und eine π-Bindung aneinander. Die Bindungsverhältnisse eines Moleküls der 2. Periode mit Doppelbindung lassen sich mit sp2 Hybrid-Orbitalen beschreiben.

durch Licht

rückgängig durch Enzyme

wegen der pi Bindung -> nicht rotationssymmetrisch

HOMO = Highest Occupied Molecular Orbital

LUMO = Lowest Unoccupied Molecular Orbital

Sie werden nach zunehmendem Energieniveau besetzt. Das HOMO ist das energiereichste besetzte Orbital. Von Bedeutung ist der Energieunterschied zwischen dem HOMO und dem LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Von dem Betrag des Energieunterschiedes hängt es ab, wie leicht die Elektronen den angeregten Zustand erreichen.

Je mehr konjugierte C=C-Doppelbindungen, desto energieärmer und damit auch langwelliger kann das Licht sein, dass einen HOMO->LUMO-Übergang verursacht.

Es entsteht 1,2-Dibromethan. Die Reaktion von Bromwasser mit einem Alkan verläuft nur mit einem Katalysator und/oder unter energiereichem Licht. Es wird dabei ebenfalls das Bromwasser entfärbt, es entsteht aber auch noch HBr, da der Reaktionsmechanismus nun eine radikalische Substitution ist.

Bei der Addition von Brom an ein 2,3-Dimethylbut-2-en, startet die Doppelbindung einen Angriff auf eins der Bromatome, woraufhin sich ein Bromid-Anion und Bromonium-Kation bildet.

Das neu gebildete Bromid-Anion, greift nun eins der Kohlenstoffatome an, wodurch sich das Produkt bildet.

Markownikow-Produkt

Falls nun ein Substituent verwendet wird, der keine zwei gleichen Reste hat, dann können theoretisch zwei Produkte entstehen.

Wenn man sich die Addition von Bromwasserstoff an 2-Methylprop-1-en anguckt, dann würde zunächst die Doppelbindung den Wasserstoff angreifen wodurch ein Bromid-Anion und ein Carbenium-Ion entsteht.

Das Carbenium-Ion bildet sich immer in der Nähe von anderen Kohlenstoff-Verbindungen, da es dort stabiler ist.

Grund dafür ist, dass die Methylgruppen einen Teil ihrer Elektronendichte an das positive Carbeniumion abgeben können. Allgemein wird das auch als +I-Effekt bezeichnet (positiver induktiver Effekt).

Anschließend greift das Bromid-Anion die positive Ladung an und das Bromid-Anion addiert sich an das andere Kohlenstoffatom.

Dadurch, dass alle Wasserstoffe nun auf einer Seite sind, liegt hier ein Markownikow-Produkt vor.

mit Sternchen am C

Mit diesen Regeln kannst du bestimmen, ob etwa ein Brom-Atom an die Seitenkette oder direkt an den Kern des Aromaten gebunden werden soll.

Bei der KKK- und SSS-Regel handelt es sich genauer gesagt um Regeln zur Reaktionsselektivität bei Substitutionsreaktionen – dazu gehören beispielsweise die Chlorierung, bei der ein Chlor-Atom gebunden wird, oder Bromierung, bei der ein Brom-Atom gebunden wird. Diese Reaktionen finden an alkyl-substituierten Aromaten statt. Zu den Aromaten, die in einer Substitutionsreaktion reagieren können, zählen Toluol oder Ethylbenzol.

Die KKK-Regel sagt aus, dass die Substitutionsreaktion am aromatischen Kern der Verbindung stattfindet. Dafür benötigst du jedoch Kälte und einen Katalysator. Somit sind die drei K eine Abkürzung für:

• Kälte

• Katalysator

• Kern

Die SSS-Regel gibt an, dass die Reaktion unter bestimmten Bedingungen an der aliphatischen Seitenkette, und nicht wie bei der KKK-Regel am Kern, stattfindet. Diese Substitutionsreaktion bedingt hohe Temperaturen und eine Bestrahlung. Somit stehen die drei S für:

• Strahlung / Sonne

• Siedehitze

• Seitenkette

kann sich nicht ausgleichen

stabilisierende Effekte/ Regioselektivität

weniger WW mit der Seitenkette

tetraedrisch sp^3 ???

Trigonal planar Sp2

(Al(Cl)3(Br))-

diamagnetisch

Aufgrund von delokalisierten π-Elektronen weist z.B. das Benzolmolekül mesomere Grenzstrukturen auf, die für eine besondere Stabilität sorgen.

Aromatische Verbindungen sind im Allgemeinen stabiler als ihre nicht aromatischen Gegenstücke. Dies liegt an der Energieverminderung, die als Aromatisierungsenergie bezeichnet wird.

Wie aus der MO-Theorie bekannt, ist der stabilste Zustand erreicht, wenn alle bindenden Orbitale (möglichst doppelt) besetzt sind  (und keine nicht-bindenden oder anti-bindenden Orbitale besetzt sind).

Als Grenzorbitale werden im Rahmen der Molekülorbitaltheorie das höchste besetzte und das niedrigste unbesetzte Molekülorbital zusammen bezeichnet.

Das HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) ist das energiereichste besetzte Orbital.

Von Bedeutung ist der Energieunterschied zwischen dem HOMO und dem LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Vom Betrag dieses Energieunterschiedes hängt es nämlich näherungsweise ab, wie leicht die Elektronen den angeregten Zustand erreichen.

Nitrierprozess allgemein: nukleophile Substitution

Nitrierprozess bei Aromaten: elektrophile aromatische Substitution

Bei beiden wird ein hochreaktives Nitroniumion als Elektrophil eingesetzt. Dieses entsteht durch Protonierung und anschließender Wasserabspaltung der Salpetersäure.

H 2 SO 4 + HNO 3 ⇌ HSO 4 − + H 2 NO 3 +

Nitriersäure ist ein Gemisch von konzentrierter Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure mit verschiedenem Mischungsverhältnis.

+

=

Nitrobenzol

Die Nitrogruppe übt also den so genannten negativen Mesomerie-Effekt (-M-Effekt) auf den Benzolring aus.

Dinitrobenzol erhält man vorzugsweise in der m-Stellung. Auch in

dieser Situation ist die Stabilität des σ-Komplexes ausschlaggebend für den Ort der Zweitsubstitution. Wird das elektrophile Teilchen in o-Position gebunden, lassen sich folgende Grenzformeln zeichnen:

Wenn das Teilchen in m-Stellung gebunden ist, sieht das wie folgt aus:

Der Angriff in p-Stellung läuft ähnlich ab:

Vergleicht man alle Grenzformeln miteinander, so sieht man, dass bei der Bindung des Teilchens in o- oder p-Stellung jeweils eine Grenzformeln auftaucht, bei der das Stickstoffatom und das benachbarte Kohlenstoffatom jeweils eine positive Ladung haben. Die Häufung gleichartiger Ladungen ist ungünstig und macht den σ-Komplex instabiler.

Übt der Erstsubstituent einen -M-Effekt aus und dirigiert er den Zweitsubstituenten in meta-Position.

-M-Effekt:

Der Substituent hat eine Elektronenpaarlücke, sodass er dem mesomeren System Elektronenpaare entzieht. Bei -M-Effekten verringert sich die Elektronendichte des mesomeren Systems.

HNO3 + 3 HCl → NOCl + 2 Cl• + 2 H2O

Reaktion von Gold mit Königswasser Au + HNO3 + 4HCl → AuCl-4 + H+ + NO + 2H2O.

Die hohe Konzentration von Chloridionen steigert die Löslichkeit der Edelmetalle, diese werden in Form von anionischen Chloro-Komplexen gelöst. Gold verwandelt sich in ätzende Chlorgoldsäure mit einer charakteristischen gelben Farbe.

Gold(III)-chlorid ist eine der wichtigsten Goldverbindungen mit der Verhältnisformel AuCl3. In dieser Verbindung besitzt Gold mit der Oxidationsstufe +3 die stabilste Oxidationsstufe Gold in Verbindungen und Komplexen.

Das Standardpotential ist die messbare Spannung eines Redoxpaares in Verbindung mit einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle.

Ein Redoxpaar beschreibt die oxidierte und reduzierte Form eines Elements.

In der elektrochemischen Spannungsreihe sind die Standardpotentiale von verschiedenen Redoxpaaren aufgelistet.

Du kannst dir unter der elektrochemischen Spannungsreihe, oft auch nur Spannungsreihe genannt, eine Auflistung von Elementen mit deren Standardpotentialen vorstellen. Das Standardpotential gibt dir Informationen darüber, wie hoch die Kraft einer Elektrode ist, Elektronen anzuziehen. Somit kannst du aus der Spannungsreihe das Redoxverhalten eines Stoffes ableiten und vorhersagen, ob und in welche Richtung die Redoxreaktion bei Standardbedingungen abläuft. Bei Metallen wird sie oft auch als Redoxreihe bezeichnet. Genutzt wird die elektrochemische Spannungsreihe oft zur Untersuchung von galvanischen Zellen.

Damit man Metalle in Edel und nicht Edelmetalle unterscheiden kann.

Redox ist die Abkürzung für Red. = Reduktion und Ox. = Oxidation. Die Redoxgleichung beschreibt die Kombination aus einer Oxidation und Reduktion.

Bei der Oxidation werden Elektronen abgegeben. Bei der Reduktion werden Elektronen aufgenommen.

Bei der Redoxreaktion werden also Elektronen übertragen.

Redoxgleichung aufstellen

m eine ausgeglichene Redoxgleichung aufzustellen, gehst du so vor:

1. Oxidationszahlen bestimmen

2. Unterteilung in Oxidation und Reduktion

3. Kreuzmultiplizieren

   
   

Galvanische Zellen und Elektrolyse-Zellen sind aus zwei Redoxpaaren, die räumlich voneinander getrennt sind, aufgebaut. Die Redoxpaare sind über einen Elektronenleiter (Kabel) und einen Ionenleiter (Separator) verbunden.

Die Oxidation und Reduktion laufen in den Zellen räumlich voneinander getrennt ab. Die Oxidation findet immer an der Anode statt. Die Reduktion findet immer an der Kathode statt.

Bei der Reaktion in der Zelle kommt es insgesamt zu einem Elektronenaustausch und einem Ionenaustausch.

Die Unterschiede der Zellen siehst du in der Tabelle.

Euchlorin Lösung und Königswasser

ist quadratisch planar

Anhydrid, Chlorcarbonsäure, Ester

er wollte darauf hinaus, dass NH2 nur protoniert wird und nichts Reaktives entsteht. Mit Chlorcarbonsäure und Amin  läuft aber der Mechanismus ab ( nukleophiler Angriff) Diesen erklären.

Das Nukleophil greift an dem Ende der Mehrfachbindung an, dessen Elektronendichte durch die induktiven Einflüsse von Substituenten herabgesetzt wurde. Dieses ist bei C-C-Mehrfachbindungen, bei denen ein Kohlenstoff-Atom mit elektronegativen Atomen oder Atomgruppen verbunden ist, oder bei C-X-Mehrfachbindungen der Fall.

sehr stabil , da 1. mesomeriestabilisiert, 2. keine Rotation um Doppelbindung also keine sterische Hinderung

kommt in Proteinen vor

Das Daniell-Element besteht aus:

• einem unedlen Metall (Zink)

• einem edleren Metall (Kupfer)

Diese befinden sich dann in jeweils einer Halbzelle mit dem entsprechenden Metall als Salzlösung im Wasser.

Beide Zellen werden durch ein Kabel mit einem Strommessgerät und eine Salzbrücke verbunden.

Das Kabel wird für den Austausch der Elektronen verwendet.

Die Salzbrücke wird benötigt, um einen Ionenaustausch zu ermöglichen, da sonst nach kürzester Zeit auf der einen Seite nur Kationen (positive Ionen) und auf der anderen Seite nur Anionen (negative Ionen) vorhanden wäre.

Um anschließend die Spannung zwischen den Halbzellen zu berechnen, kannst du das Elektrodenpotential des Elements, welches reduziert wird mit dem Elektrodenpotential des oxidierten Elements subtrahieren.

E Gesamt ​= E Reduktion ​– E Oxidation

Das Daniell-Element (eine bestimmte galvanische Zelle) ist der Vorläufer aller Batterien. Jede der heutigen Batterien funktioniert nach dem gleichen Prinzip:

• Es wird ein unedleres Metall zu einem Metall-Ion umgewandelt

• Dabei entsteht ein Stromfluss aus Elektronen, der zu einem edleren Metall-Ion fließt

• Das edlere Metall-Ion wird anschließend in ein Metall umgewandelt.

Standardpotential des Daniell-Elements

In diesem Beispiel befindet sich in einer Halbzelle Kupfer als Metall und Kupfersulfat in der Lösung. Bei der anderen Halbzelle wird Zink als Metall und Zinksulfat in der Lösung vorgelegt.

Diese Reaktionen laufen hier ab:

Anode (Ox.): Zn0→Zn2++ 2 e−

Kathode (Red.): Cu2++ 2 e−→ Cu0

Die Ionenlösungen liegen hier bei einer gleichen Konzentration von 1 mol/L vor.

Dadurch kann das Standardelektrodenpotential der elektrochemischen Reihe als Elektrodenpotential verwendet werden.

Die Standardelektrodenpotential für Kupfer und Zink betragen: E(Kupfer) = +0,35 V, E(Zink) = - 0,76 V.

Falls die Konzentrationen abweichen sollten, muss ein neues Elektrodenpotential für jede Halbzelle anhand der Nernst-Gleichung ermittelt werden.

Die elektromotorische Kraft (Abkürzung EMK) ist die historische Bezeichnung für die stromlos gemessene Klemmenspannung einer Galvanischen Zelle oder allgemein einer jeden Spannungsquelle.

Unter dem Redoxpotential verstehst du eine Messgröße, die Redoxreaktionen beschreibt. Einfach gesagt gibt sie dir an, wie bereitwillig ein Stoff Elektronen (e–) aufnimmt bzw. abgibt. Die Redox-Paare sind in der Redoxreihe vom höchsten (edle Metalle) zum niedrigsten Redoxpotential (unedle Metalle) geordnet.