Einführung Chemie - Grundlagen für Mediziner und Ökotrophologen

Es wird der Index "aq" unten am Ion aufgeführt.

\(Cl^-_{aq}\)

Durch die Ausbildung einer Hydrathülle vergrößert sich der nach außen wirksame Radius der Teilchen. 

Teilchenradius:

Ionen:                     \(Li^+ < Na^+ < K^+\)

hydratisierte Ionen: \(Li^+_{aq} > Na^+_{aq} > K^+_{aq}\)

Die Lösung kann sich erwärmen oder auch abkühlen.

Ist es ein exothermer Vorgang erwärmt sich die Lösung; ist es ein endothermer Vorgang kühlt sich die Lösung ab.

Es hängt davon ab, ob die Gitterenergie (\(\Delta H_{Gitter}\)) des Salzes größer oder kleiner ist als die Hydratationsenthalpien (\(\Delta H_{Hyd}\)) der Ionen.

Die Lösungsenthalpie (\(\Delta H_{L}\)) auch Lösungswärme genannt erhält man, indem man die Bilanz aus Gitterenergie (\(\Delta H_{Gitter}\)) und der Hydratationsenthalpien (\(\Delta H_{Hyd}\)) aufstellt.

1. Es gibt einen Entropiegewinn, da die hohe Ordnung der Ionen im Gitter verloren geht (\(\Delta S>0\)).

2. Wassermoleküle brechen ihre Wasserstoffbrücken teilweise auf und nehmen eine höhere Ordnung in der Hydrathülle um das Ion ein. Die Ordnung steigt (\(\Delta S<0\)).

Das Löslichkeitsprodukt (Lp) eines Salzes ist das Produkt der Konzentrationen der gelösten Ionen in einer gesättigten Lösung. Lp-Werte sind temperaturabhängig.

Ein Salz fällt aus seiner Lösung aus, sobald das Produkt der Ionenkonzentrationen größer als das Löslichkeitsprodukt wird.

Durch gezielte Zugabe geeigneter Fremdionen in eine Lösung können bestimmte Ionen der Lösung selektiv ausfällen. Der auftretende Niederschlag dient als qualitativer Nachweis für eine Ionensorte.

Salzlösungen enthalten frei bewegliche Ionen. Diese leiten den Strom durch Ionenwanderung. Solche Systeme werden als Elektrolyte bezeichnet.

Eine Dissoziationsgleichung ist eine Art Reaktionsgleichung, die den Vorgang der Trennung (Dissoziation von lat. dissociare "trennen") bzw. Teilung einer chemischen Verbindung in zwei oder mehrere Atome, Moleküle oder Ionen beschreibt.

Die elektrische Leitfähigkeit nimmt mit steigender Konzentration ab, da die freie Beweglichkeit der Ionen geringer wird.

Salzschmelzen leiten den elektrischen Strom, da die Ionen nicht mehr im Ionengitter fixiert sind.

1. Elektroden werden in eine CuCl2-Lösung getaucht.
2. An die Elektroden wird eine Gleichspannung angelegt.
3. Es fließt ein Strom, da der Stromkreis durch Ionenwanderung geschloßen wurde.
4. Kationen \(Cu^{2+}\) wandern zur Kathode (negativer Pol der Stromquelle)
5. Anionen \(Cl^-\)wandern zur Anode (positiver Pol der Stromquelle)
6. Die  \(Cu^{2+}\) - Kationen werden an der Kathode zu Kupfer reduziert, indem sie Elektronen aufnehmen.
7. Die \(Cl^-\)- Anionen werden an der Anode zu Chlor oxidiert, indem sie Elektronen abgeben.
8. Die Cl-Atome werden als Cl₂ an der Anode als Gas abgegeben.

Weder eine Oxidation noch eine Reduktion können für sich alleine auftreten. Elektronen, die von einem Atom abgezogen werden (Oxidation) werden anderen Atomen zugeführt (Reduktion). Die Oxidationszahl-Erhöhung muss genauso groß sein, wie die Oxidationszahl-Erniedrigung. Eine solche Reaktion wird Redox-Reaktion genannt.

Eine Oxidation ist ein Prozess, bei dem einem Atom Elektronen entzogen werden.

Bei einer Reduktion werden einem Atom Elektronen zugeführt.

Es handelt sich um eine endergone Redox-Reaktion.

Ausfällen eines gelösten Stoffes aus seiner Lösung durch Hinzufügen eines Salzes, das die Hydrathülle des gelösten Stoffes teilweise abzieht und so dessen Löslichkeit erniedrigt. Der Prozess ist häufig reversibel.

R = 8,31 kPa * L * mol^-1 * K^-1

Unter Osmose versteht man die Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran in die wässrige Lösung einer Substanz A, für die die Membran undurchlässig ist.

Wenn Stoffe gegen einen Konzentrationsgradienten (unter Aufwendung von Energie) in eine Zelle ein- oder herausgebracht wird, spricht man von aktivem Transport.

Einfache oder passive Diffusion ist der spontane Konzentrationsausgleich von Molekülen oder Ionen durch die Eigenbewegung der Teilchen.

der Ausgleich von Konzentrationsunterschieden von Stoffen durch die Eigenbewegung von Teilchen

passive Diffusion oder freie Diffusion

semipermeable Membran

• Größe der Oberfläche (z.B. fein gemahlen)
• Konzentration der zu adsorbierenden Substanz
• Temperatur

• Aktivkohle
• Kieselgel

Gase und Flüssigkeiten oder in Flüssigkeiten gelöste Stoffe werden an der Oberfläche von Festkörpern mehr oder weniger festgehalten (adsorbiert). Den Festkörper nennt man Adsorbens.

K = [A] / p_A     oder     [A] = K * p_A

K: Konstante (stoffspezifisch und temperaturabhängig)

[A]: Konzentration des Gases im Lösungsmittel (in mol/L)

p_A: Partialdruck des Gases (in bar)

Die Konzentration des Gases A in einer Flüssigkeit ist proportional dem Partialdruck des Gases (p_A) über dieser Flüssigkeit.

1/3 --> 1 Teil in Oberphase / 3 Teile in Unterphase

3 Teile (also 75%) lösen sich in der Unterphase

lipophiler

K = [A] (Oberphase) / [A] (Unterphase)

K: Verteilungskoeffizient

[A]: Konzentration des Stoffes A (in mol/L oder g/L)

hydrophil / hydrophob

lipophob / lipophil

Wasser als polares Lösungsmittel löst Stoffe, die selbst polar sind (z.B. Salze) oder wenigstens polare Gruppen enthalten.

Die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit nimmt mit steigendem Druck zu und mit steigender Temperatur ab.

Ein Lösungsmittel (z.B. Wasser)