Chemie für Bauingenieure

• kovalente Doppelbindungen zwischen H&C

--> Methen geht nicht --> C_nH_2n

• Eigenschaft der C C Doppelbindungen
• Doppelbindungen schwächer als zwei C-C-Einfachbindungen

Atomorbitale eines Atoms mischen sich bei Molekülen zu neuen Orbitalen --> Hybridorbitale

Moleküle beschreiben die Aufenthaltsbereiche der Elektronen im Molekül bei einem Zustand minimaler Energie

Hybridisierung gebildet aus 1s- und 3p- Orbitalen Bindungen, die durch frontalüberlappende sp³-Orbitale gebildet heissen Sigma-Bindungen

ermöglicht Bildung von Doppelbindungen

Hybridisierung gebildet aus 1s- und 2p-Orbitalen

• zwei Kohlenstoffatome überlappen sp²-Orbital frontal --> Sigma-Bindung
• Seitwärtsüberlappung von nicht hybrisierten p-Orbitalen bilden pi-Bindung
• Schwach --> an ihnen finden oft Reaktionen statt.

• Alkane werden funktionalisiert --> H wird mit anderem Atom oder Atomgruppe ersetzt
• Vielfalt erweitert

Wenn Carbonsäure mit einem Alkohol und einem Säurekatalysator behandelt wird entseht Ester und Wasser

• wichtigste chemische Reaktion eines Alkens
• pi-Bindungen werden gebrochen, sodass jedes Kohlenstoffatom eine sigma-Bindung eingehen kann

• makromolekulare Bindungen 
• Ketten von sich wiederholdendenTeil
• Einzelbaustein --> Monomer
• Können aus 100000 Monomeren bestehen
• z.B. DNA, Proteine
• designer Polymer --> Goretex

• Alkene reagieren mit sich selbst --> es entstehen lange Ketten
• Polymermasse = n * m, n = Polymerisationsgrad, m = Monomermasse
• Polypropylen, Teflon, ...

• reagieren zwei verschiedene funktionelle Gruppen, wobei ein Nebenprodukt gebildet wird
• Nylon, Polyester, Silikene, ...

• Übertragung von Protonen einer funktionellen Gruppe zur anderen unter Bed., dass funkt. Gruppe einer Molekülsorte Doppelbindungen hat.
• reagieren unter Protonübertragung
• kein Nebenprodukt
• Harnstoffe, Epoxidharze

• Anzahl n Makromolekülen
• Molekulargewichtsverteilung
• keine genauen Schmelzpunkte
• je höher der Kristallisationsgrad, desto höher mechanische Festigkeit
• Ketten werden fester druch Einführen von chemischen Bindungen
• Eigenschaften bestimmt von Struktur & zwischenmolekularen Kräften --> chem. Zusammensetzung, Länge und Form
• Bindungen zw. Ketten = Vernetzungen
• Je mehr Vernetzungen, desto starrer
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• können in versch. Formen geformt
• geringere Dichte als Metalle
• hohe Korrosionsbeständigkeit
• niedrige Verarbeitungtemp. (unter 250 Grad) und gute Verformbarkeit
• geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit --> Isolations- und Wärmedämmzwecke

Energie die benötigt wird um Elektron in Gasphase von Atom zu entfernen, Gegenspieler: Elektronenaffinität

Wird Atom Atom angeregt (z.B. Hitze) springen Elektronen auf den Bahnen hin und her --> Energie wird frei

Elemente mit gleicher Anzahl Protonen, aber unterschiedlicher Anzahl Neutronen. Masse in Periodensystem Durchschnitt der vorkommenden Isotope.

(1) Alpha-Zerfall: Ordnungszahl sinkt um 2, Massenzahl um 4

(2) Beta-Zerfall: Ordnungszahl bleibt, Massezahl steigt um 1

(3) Gamma-Strahlung: Energieüberschuss wird als Gamma-Photon frei

(1) Altersbestimmung von organischen Überresten

(2) Radiokohlenstoffmethode benutzt Zerfall von Kohlenstoff-14

(1) schwerstes Edelgas, Radon-222 entsteht beim Zerfall von Uran 238

(2) radioaktiv

(3) dringt durch Böden, Risse, etc in Wohnräume

(4) radonhaltige Luft im Keller

Energie, die frei wird, wenn Protonen und Neutronen zusammengebunden werden, immer positiv

(1) pos. Energiewerte --> Enrgie aufgenommen (endotherm)

(2) neg. Energiewerte --> Energie freigesetzt (exothermI)

(3) Bildung von neuen Bindungen --> Gitterenergie

(4) energetisch günstig  --> so tiefe Energie wie möglich

\(\Delta H sol = \Delta Hl + \Delta Hhyd\)

Hsol > 0 endotherm

Hsol < 0 exotherm

Hl --> Gitterenthalpie

Hhyd --> Enthalpie durch Hydration

(1) Nichtmetalle

(2) Elektronen teilen

(3) gerichtet und stark aber schwächer als ionische Bindung

(4) 1-3 fach Bindungen

• Oktettenregel erfüllen
• niedrigste Ionisierungsenergie --> Zentralatom
• Nicht-Metalle nicht in Lewis nehmen, sondern als Anion/Kation berrechnen

• apolar --> homoatomar --> symmetrisch  --> \(\Delta E\) = 0
• polar --> heteroatomar --> unsymmetrisch -->  Dipol-Dipol-Kräfte

- Mass für ionischen Charakter

- = 0 --> symmetrisches Molekül

- Einzelne Momente zwischen gebundenen Atomen einzeichnen --> Vektor von kleineren Elektronegativität zu grösserer --> Resultierender Vektor bilden

- je grösser Partialladung und \(\Delta EN\) desto ionischer

Moleküle ohne Volumen, interagieren nicht miteinander

X_a = \(\frac {n_a}{n} \)  --> \(P* V = \frac {n_a}{x_a} * R*T\)  -->.  \(x_a * P = \frac {n_aRT}{V} = P_a\)

X_a --> Verhältnis Stoffmengenanteil

P_a --> Partialdruck

• In Troposphäre --> Treibhausgas, Luftverschmutzer
• In Stratosphäre --> Schützt vor UV-Strahlung  in dem es sie in Infrarot absorbiert
• Radikal wird von Sonnenstrahlung abgespaltet und bindet sich mit anderem O₂

• NO --> Stickstoffmonoxid , NO₂ --> Stickstoffdioxid
• NO_x in Stratosphäre --> helfen Ozon abzubauen
• NO_x in Troposphäre --> helfen Ozon zu bilden
• NO_x entstehen bei Verbrennung von Treibstoffen

• Ion - Ion --> stärkste intermolekulare Kraft
• Intermolekulare Kräfte bestimmen Siedepunkt, Schmelzpunkt, Dichte, usw