Ein chemischer Stoff, der einheitlich aus nur einem chemischen Element oder einer chemischen Verbindung zusammengesetzt ist, nennt man…
Reinstoff
Der Begriff… beschreibt eine Substanz, die aus mindestens zwei Reinstoffen (variable Zusammensetzung) besteht
Gemisch
Ein … Gemisch beschreibt ein Gemisch aus mehreren Phasen (sichtbar, beispielsweise im Lichtmikroskop)
heterogenes
eine Verbindung kann durch chemische Methoden in ihre… zerlegt werden.
Elemente
Eine Verbindung ist gekennzeichnet durch das Gesetz, der… .
D.h., dass eine Verbindung immer die selben Elemente im selben… aufweist.
Konstanten proportionen
Massenverhältnis
(Bspw. Wasser ca. 11.1m% H und 88.9m% O)
Erstellen Sie ein Schaubild, in dem die drei klassischen Aggregatszustände und die zugehörigen Phasenübergänge dargestellt sind
Berechnen Sie die Molare Masse von Ammoniumnitrat
(NH4NO3)
2x N, 3x O, 4x H
H=1u, O=16u, N=14u
->80u
->80g/mol
wie viel Prozent der Molare Masse von Ammoniumchlorid entstammen im Stickstoff?
NH4Cl
M(NH4Cl) = 53,45 g/mol
M(N)= 14g/mol
(14g/mol) / (53,45 g/mol) =0,2619 =26.2%
Welche Maße (in g) entsprechen 0.1mol KMnO4?
Molare Masse (KMnO4)= 158,03g/mol
n= m/M -> m= n x M
-> m (KMnO4) = 0,1mol x 158,03 g/mol = 15,803 g
Welche Stoffmenge (in Mol) entsprechen 120,3 g Kalzium?
Welches Volumen hat diese Menge Kalzium wenn P (Ca)= 1,55 g / cm ³ ?
M (Ca)= 40,08 g/mol
n= m/M -> n(Ca)= 120,3g /(40,08 g/mol) =3,00149.. mol
etwa =3mol
p= m/V -> V= m/p = 120,3g/ 1,55 g / (cm ³)
=77,612… cm ³
Was macht eine endotherme Reaktion aus
Energiezufuhr benötigt
Produkte haben mehr Energie als Edukte
ΔH > 0 (kj/mol)
Was macht eine exotherme Reaktion aus?
Energie wird frei (Wärme, Licht …)
Produkte haben weniger Energie als Edukte
ΔH < 0 (kj/mol)
Woraus sind Atome aufgebaut (mit Ausnahme des Wasserstoffs)
Protonen, Neutronen und Elektronen
Woraus besteht der atomkern
Protonen und Neutronen
Was hat der atomkerne für eine Ladung
Positive
Die Anzahl der … ist Elementspezifisch
Protonen
Einige Elemente umfassen Atome unterschiedlicher Masse, diese nennt man ..
Mischelemente
Worin unterscheiden sich Isotope
In der Zahl der Neutronen in ihrem atomkern
Kohlenstoff hat zwei natürlich vorkommende Isotope ¹²C und ¹³C.
Bestimmen sie die Anzahl der nukleonen in den jeweiligen Isotopen
Massenzahl= Summe Protonen + Summe Neutronen
¹²C: 6 Protonen und 6 Neutronen
¹³C: 6 Protonen und 7 Neutronen (13-6)
Welche Farben haben Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium, Rb und Cd) in der Flammenfärbung?
Li = rot
Na = gelb
K = violett
Rb= violett
Cs= blau
Was macht eine Protolysereaktion aus
die Oxidationszahlen bleiben gleich
Wie heißt das Modell, in dem Elektronen sich auf definierten Kreisbahnen um den positiv geladenen atomkern bewegen?
Bohrsches Atommodell
Was definiert die Bahnen im bohrschen atommodell
Sie sind diskret, d.h. Sie haben jeweils ein festgelegtes Energieniveau (Abstand von Bahn zum Kern)
Wie bewegen sich die Elektronen im schalenmodell
In dreidimensional “festgelegten” Schalen (K,L,M…) um den Kern, welcher aus Protonen und Neutronen aufgebaut ist
Wieso beschreiben die atommodelle die Tatsachen nur ungenügend?
Welle Teilchen duslismus u.a.
Wie verhalten sich Elektronen im orbitalmodell
In diesem Modell halten die e- sich mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in orbitalen (welche einen Bereich im Umfeld eines Atomkerns beschreiben) auf
Wieviele e- kann ein Orbital Max. Aufnehmen
2
Was beschreibt die Hauptquantenzahl n? Und welche Werte kann sie annehmen?
Das energieniveau eines orbitals (und somit ein gewisses Maß der Distanz zum Kern, vgl. schalen/ Bahnen)
Sie kann die Werte 1 bis n annehmen
Was beschreibt die Nebenquantenzahl l?
Welche Werte kann sie annehmen?
Die nebenquantenzahl l beschreibt die Form des orbitals und kann die Werte 0 bis n-1 annehmen.
Was beschreibt die magnetquantenzahl m? Welche Werte kann sie annehmen?
Die quantenzahl m beschreibt die räumliche Orientierung eines orbitals im Raum
Sie kann Werte von -l bis +l annehmen (l=L=nebenquantenzahl)
Was beschreibt die spinquantenzahl s? Welche Werte nimmt die an?
Die quantenzahl s beschreibt den Spin eines e- im orbital. Befinden sich zwei Elektronen in einem Spital, so müssen diese unterschiedlichen Spin haben (up/ down, Anti parallel) (Pauli Prinzip). Sie kann die Werte +1/2 oder -1/2 annehmen
Was bedeutet die hundsche regel in Zusammenhang mit der Atomorbitaltheorie
Gemäß derhundschen Regel, werden Energiegleiche orbitals zunächst mit parallelen Spin besetzt, bevor ein orbital doppelt besetzt wird. Dann mit antiparallelen Spins.
Geben sie die Reaktionsgleichung für die exotherme Zersetzung des Ozon Moleküls an
2O3 —> 3O2
Definition d. Begriff Metastabilität
Def: isolierbarkeit bei RT trotz exothermen Zerfalls aufgrund hoher Aktivierungsenergie möglich (n. Der stabilste mögliche Zustand, kann unter bestimmten Bedingungen in stabileren Zustand übergehen)
Wie heißt das Verfahren zur großtechnischen Herstellung von Ammoniak?
Nennen sie die nettoreaktionsgleichung und erläutern sie, ob die ammoniaksynthese endo- oder exotherm ist
haber Bosch Prozess
N₂+3H₂ (Gleichgewichtspfeil) 2NH₃
Exotherm
Erläutern sie im Kontext der ammoniaksynthese (N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3) das Prinzip von Le chatelier (Prinzip d. kleinsten Zwangs) und legen sie rein qualitativ Synthesebedingungen fest, die theoretisch eine max. Ammoniak Ausbeute nach sich ziehen.
die Lage eines chem. GGW kann durch anpassen der prozessparameter beeinflusst werden. (Ein GGW weicht einem äußeren Zwang stets so aus, dass dieser minimiert wird)
Hohe Temperatur verstärkt die Reaktion, bei der Energie benötigt wird (endotherm) und umgekehrt
Druckerhöhung verstärkt volumenverkleinernde Reaktion, und umgekehrt
Abfuhr eines Reaktanden ( Konzentrationserniedrigung) förder Nachbildung dessen
—> theoretisch ideale Bedingungen
niedrige Temperatur
Hoher Druck
Konstante Ammoniak Abfuhr, Stickstoff & Wasserstoff Zufuhr
Weshalb entsprechen die realen, industriellen Synthesebedingungen von Ammoniak nicht den theoretischen “Idealbedingungen “?
Bei niedrigen Temperaturen-> keine Reaktion (Fe- Katalysator)
Aktivierung des Stickstoffs benötigt sehr viel Energie
Welche wichtigen industriellen Verfahren sind bei der salpeter Synthese gekoppelt?
Haber Bosch & Ostwald- Verfahren
Nennen Sie zwei Verwendungen von Ammoniak-haltigen Salzen
Sicherheitssprengstoff, Düngemittel
Bestimmen Sie die Gleichgewichtskonstante K mithilfe des Massenwirkungsgesetzes der Reaktion N2O4 ⇌ 2 NO2
mit c (NO2)= 0,50mol/L
und c (N2O4)= 0,50mol/L
Berechne den ph wert der wässrigen Lösung
HNO3 mit c(HNO3) = 0,1 mmol/L
(vollständige Dissoziation gemäß HNO3 + H2O → H3O+ + NO3–)
KOH mit cKOH = 0,1 mol/L
(vollständige Dissoziation gemäß KOH → K+ + OH–)
Berechne den pOH wert der wässrigen Lösung
HBr mit cHBr = 0,05 mol/L
(vollständige Dissoziation gemäß HBr + H2O → H3O+ + Br–)
Berechne den pOH der wässrigen Lösung
Ca(OH)2 mit cCa(OH)2 = 0,05 mol/L
(vollständige Dissoziation gemäß Ca(OH)2 → Ca^2+ + 2 OH–)
Definiere den Begriff Komproportionierung mit Beispiel
Definiere den Begriff Disproportionierung mit Beispiel
Definiere den Begriff Passivierung mit Beispiel
Wie berechnet man die EMK einer galvanischen Zelle?
EMK= E(edleres Redoxpaar) - E(unedleres Redoxpaar)
Welches ist das unedlere Redoxpaar?
Das unedlere Redoxpaar hat I.d.r. die negativere Standardelektrodenpotentialspannung (E⁰)
(Unedle Metalle wie Zink oder Lithium haben negative standardeektrodenpotentiale weil sie leicht oxidiert werden/ Elektroden abgeben)
Welches ist das edlere Redoxpaar?
Das edlere Redoxpaar hat I.d.r. Die positivere Standardelektrodenpotentialspannung (E⁰)
edlere Metalle wie Kupfer, Gold oder Platin haben positivere Standardelektrodenpotentiale weil sie schwer oxidiert werden und Elektronen nicht leicht abgeben
Definieren sie den Begriff erste Ironisierungsenergie
Ionisierungsenergie: Die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron vom dazugehörigen Atom zu trennen:
Definieren sie den Begriff elektronegativität
Elektronegativität: Qualitatives Maß für die Fähigkeit eines Elements, bindende Elektronen in chemischen Bindungen zu sich zu ziehen.
Wie verhalten sich ionisierungsenergie und elektronegativität tendenziell im PSE?
Was ist der Zusammenhang zur Tendenz der Atomradien?
Trends im PSE: Beides nimmt von links unten nach rechts oben zu:
o (Ne höchste Ionisierungsenergie, F höchste EN).
Die Atomradien verhalten sich gegenläufig (rLi >> rNe; rRn >> rNe).
Ordnen Sie nachfolgende Elemente aufsteigend nach ihrer Elektronegativität
Na, Cl, C, H, F, Ca, K, O
➢ K < Na ≈ Ca < H < C < Cl < O < F
In welchem EN Differenzenbereich spricht man von einer unpolaren Bindung?
ΔEN ≤ ca. 0,5
In welchem EN Differenzenbereich spricht man von einer polaren/polarisierten Bindung?
ca. 0,5 ≤ ΔEN ≤ ca. 1,7
In welchem EN Differenzenbereich spricht man von einer Ionenbindung?
ΔEN ≥ ca. 1,7
Was besagt die Oktettregel?
(Wie viele Bindungen gehen die Elemente der zweiten Periode also bevorzugt ein?)
➢ Spezialfall des Bestrebens von Atomen in (neutralen) Verbindungen Edelgaskonfiguration zu erreichen, nämlich…
→ acht Valenzelektronen (erfülltes Elektronenoktett → [Ne])
(➢ gilt streng nur für C, N, O und F)
➢ So lässt sich auch die bevorzugte Konnektivität (Anzahl d. Bindungen) Atome dieser Elemente in neutralen Verbindungen bestimmen:
➢ Konnektivität = 8 – h (mit h = Hauptgruppennummer)
Was ist ein Reduktionsmittel?
Das reduktionsmittel stellt der Reaktion Elektronen zur Verfügung und wird selbst oxidiert
Was ist ein oxidationsmittel?
Nimmt Elektronen auf, sorgt so für Oxidation und wird selbst reduziert
Welche drei Säure/Base Konzepte kennen Sie? Wie unterscheiden sie sich?
➢ Arrhenius: Dissoziaton in Wasser zu H+ und Anion (Säure) bzw. OH– und Kation (Base)
➢ Brønsted: Säure ist ein Protonendonator, Base ein Protonenakzeptor (in Protolyse-Rkt.)
➢ Lewis: Säure ist ein Elektronenpaar-Akzeptor, Base ein -Donator
Welche sind jeweils die konjugierten Säure- Base Paare der nachfolgenden Reaktion?
H3PO4 + CH3COO– ⇌ H2PO4– + CH3COOH
Säure 1. Base 2 Base 1. Säure 2
Wie ist der ph wert mathematisch definiert ?
Berechnen sie den ph wert einer wässrigen Lösung von H+ mit c(H+) = 1 mmol/L
Berechne den ph wert einer wässrigen Lösung von OH– mit c(OH–) = 0,1 mol/L.
Was ist der bindungswinkel im H2O Molekül? Wieso weicht dieser von den erwarteten 90 grad ab?
104,5 Grad
sp3 Hybridisierung
Was sind Wasserstoffbrückenbindungen?
auf Polarität beruhende Wechselwirkung zwischen dem positiv polarisierten Wasserstoff-Atom (bspw. In einer Hydroxy- oder Aminogruppe) und einem freien Elektronenpaar oder einer anderen funktionellen Gruppe
Wie beeinflussen H- Brücken die physikalischen Eigenschaften von Wasser?
Wie kommt die elektrische Leitfähigkeit von reinem, vollentionisiertem Wasser zustande und warum ist sie gering? Begründen Sie Ihre Antwort kurz mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes.
Was beobachten sie qualitativ, wenn Sie Leitungswasser und Salzwasser hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit charakterisieren?
Leitungswasser mittlere el. LF, Salzwasser höchste el. LF (im Vgl. zu den anderen Wasser-„Arten“)
Wie können Sie Sauerstoff im Labormaßstab herstellen und nachweisen?
Zugabe von katalytischen Mengen MnO2 zu Wasserstoffperoxid-Lösung
➢ Glimmspanprobe positiv.
Durch welches Verfahren wird der Großteil des Sauerstoffs großtechnisch (industriell)
hergestellt?
LINDE- Verfahren
Wie können Sie die oxidierende Wirkung von Sauerstoff experimentell belegen?
Verbrennen von Schwefel in O2-Atmosphäre, Schweißen mit in O2(l) getränkter Zigarre
Welchen Wert hat der Atmosphärendruck in kPa?
101,3kPa
Berechne die molare konzentration der wässrigen Lösung in mol/L
HNO3 mit pH = 3 (vollständige Dissoziation gemäß HNO3 + H2O → H3O+ + NO3–)
KOH mit pH = 10 (vollständige Dissoziation gemäß KOH → K+ + OH–)
Berechne die massenkonzentration folgender wässriger Lösungen in g/L
HCl mit pH = 2 (vollständige Dissoziation gemäß HCl + H2O → H3O+ + Cl–)
Ca(OH)2 mit pH = 13 (vollständige Dissoziation gemäß Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH–)
Wie unterscheidet sich die Konzentrationskette von bspw. Einem Daniell Element und wie berechnet sich allgemein die EMK einer Konzentrationskette?
Berechnen Sie die EMK der Konzentrationskette, welche durch zwei (Na/Na+)-Systeme
beschrieben wird; wenn [Na+]i = 1 mol/L und [Na+]ii = 0,001 mmol/L.
Wann beeinflusst der ph wert die oxidationskraft?
Wenn Protonen (h+) oder hydroxidionen (oh-) direkt an der redoxreaktion beteiligt sind
In solchen Fällen wird die oxidationskraft in saurer Lösung (hohe h+ konz) oft größer sein als in neutraler oder basischer Lösung
Wie kommen Halogene in der Natur vor? Weshalb kommen Halogene selten als Reinstoff X2 vor?
Als gebundene Form (Mineralien wie Steinsalz NaCl, Flussspat CaF2; im Körper, im Wasser etc.).
Die Halogenbindung X─X ist nicht sehr stabil, weil X nur ein Elektron zur Edelgaskonfiguration fehlt. Dieses fehlende Elektron führt zu hoher Reaktivität mit Metallen (u. a. „elektropositiveren“ Elementen). (7. Hauptgruppe)
Skizzieren Sie die Gewinnung von Chlorgas durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Geben Sie die Reaktion der Anode, der Kathode und die Gesamtreaktion an.
Halogene können per Fällung mit Silber(I)-nitrat-Lösung nachgewiesen werden. Geben Sie die Reaktionsgleichung für die Fällung von Silber(I)-iodid an und nennen Sie die zwei Möglichkeiten, die Silberhalogenide voneinander zu unterscheiden.
Geben Sie die Summenformeln der folgenden Verbindungen an:
Chlorige Säure, Flussspat, Salzsäure, Kochsalz, Flusssäure.
Wie kommt Kohlenstoff in der Natur vor (5 Formen)?
Bspw. in Kohle, Diamant, Carbonate (Marmor, Kreide), Graphit, Erdöl, Erdgas…
Geben Sie die Elektronenkonfiguration des Kohlenstoffs im Grundzustand an. Welche theoretische Anzahl an Bindungspartnern resultiert daraus? Entspricht diese Beobachtung der Realität?
Welches Modell wird zur Überbrückung der Diskrepanz in möglichen Bindungen des Kohlenstoffs benutzt? Erläutern Sie mit Hilfe des MO- Schemas von Methan.
Welche Hybridisierung weisen die Kohlenstoffe in Ethen und Ethin auf?
sp2 und sp
Moleküle mit wievielen Bindungen begehen welche Hybridisierung?
Kohlenstoffmonoxid ist ein Reduktionsmittel, es kann also leicht oxidiert werden. Geben Sie die Reaktionsgleichung der Verbrennung von Kohlenstoffmonoxid an.
Beide Kohlenstoff-Oxide können im Rahmen des Boudouard-Gleichgewichts ineinander überführt werden. Recherchieren Sie ggf. die Reaktionsgleichung inklusive Energiebilanz und beschreiben Sie eine Strategie zur Maximierung der Ausbeute von CO (Hinweis: Gleichgewicht!).
Was bedeutet Hydrid
H-
Wasserstoff mit -1 Ox. Zahl
Welche oxidationszahl hat Kalium in Verbindungen?
Fast Immer +1
Wie berechnet man die Ox. Zahlen in Lewis Formeln?
Eine heteroatomare Bindung wird komplett dem Elektronegativeren Bindungspartner zugewiesen und danach VE mit dem freien Atom verglichen.
-> Differenz = OZ
Wie ist das Verhältnis der Sättigungskonzentration von AB Salzen in reinem Wasser?
In einer wässrigen AB- Lösung ohne Zusätze sind nur A+ und B- gelöst, und zwar in gleichen Stoffmengenanteilen
1:1 Verhältnis
Was ist beim löslichkeitsprodukt wichtig zu beachten
in mol/L berechnen
Welches Salz fällt aus, wenn das Ionenprodukt größer ist als das Löslichkeitsprodukt?
Das Salz fällt aus, dessen Löslichkeitsprodukt überschritten wurde
was ist ein AB Salz
Wenn kein Index dabei steht, bspw NaOH
Allerdings auch CaSO4
Wie kann man das Löslichkeitsprodukt KL umschreiben bei AB Salzen wenn nur Wasser zugegeben wird (und damit auch stoffmenge/konzentration) bestimmen ?
Eine der sättigungskonstanten zum Quadrat
Dann eine davon die Wurzel ziehen (ergänzen Tutorium)
Was sind nichtbindende Molekülorbitale MO
freie elektronenpaare
Was bedeutet bindend und antibindend bei MOS?
bindend= energetisch tieferliegend/günstiger
antibindend= energetisch höher liegend /ungünstiger
Was beim besetzen der MOs immer beachten?
Pauli Verbot und hundsche Regel!!
Was bedeuten negative Ladungen an Molekülen beim beschriften von MO Schemata
Pro negative Ladung ein elektron mehr
Wie berechnet sich die bindungsordnung BO
Elektronen in bindenden - in antibindenden Orbitalen / geteilt durch zwei
Was ist Kalk
Calciumcarbonat CaCO3
(Verbindung Typ AB)
Womit vorsichtig sein bei Molekülen mit Stickstoff
Formalladungen
Was bilden starke Liganden
eher LS
low spin
Was bilden schwache Liganden
eher HS
high spin
Wie berechnet man die elektromotorische Kraft einer Batterie aus zwei redoxpaaren (unter Standard Bedingungen)?
E0 des edleren Redoxpaares MINUS E0 des unedleren Redoxpaares
Welche ox Zahl hat Calcium in Calciumoxalat?
CaC2O4
+2
Wo ist der neutralpunkt
Bei ph=7
Was ist der analyt (titration)
Der zu untersuchende Stoff in einer chem. Analyse
(Die Substanz deren konzentration/ Eigenschaften bestimmt werden soll)
Wie kann man an der titrationskurve ablesen um was für einen analyt es sich handelt
Bei der Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base liegt der Aquivalenzpunkt im alkalischen Bereich (über pH7).
(Neutralpunkt unter ÄP)
(Das liegt daran, dass die konjugierte Base der schwachen Saure im Wasser hydrolysiert und dadurch den pH-Wert anhebt.)
Im Gegensatz dazu führt die Titration einer starken Säure mit einer starken Base meist zu einem Aquivalenzpunkt um pH7.
Was sind die freien elektronenpaare im MO Schema?
Die die alleine im orbital sind
Wieviele ungepaarte Elektronen hat Kohlenstoffdioxid
0
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