Chemie 1

Chemie 1

Chemie 1

Jeannette Vonberg
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Jeannette Vonberg
Diese Lernkarten bieten einen grundlegenden Einblick in die Chemie, insbesondere in die Bereiche Elektronen, Atome, Ionen und chemische Bindungen. Sie behandeln Themen wie die Struktur von Atomen, die Eigenschaften von Ionen, die verschiedenen Arten von chemischen Bindungen, die Rolle von Elektronen und Orbitale, sowie die Eigenschaften von Säuren und Basen. Diese Lernkarten sind ideal für Schüler der Grundschule, die die Grundlagen der Chemie verstehen und vertiefen möchten.
Karten
183
Lernende
1
Sprache
Deutsch
Kategorie
Chemie
Stufe
Grundschule
Erstellt / Aktualisiert
24.09.2013 / 21.01.2014

Lernkarten

Oxidationszahl

ist die Zahl die die Ladung beträgt, wenn die Bindungselektronen komplett dem elektronegativeren Atom zugerechnet werden:

oder wie fruher definiert: Anzahl an ein Atom eines Elementes gebundene H oder Cl Atome

Beispiel: der Sauerstoff in H2O ist zweiwertig, der Stickstoff in NH3 ist dreiwertig

des weiteren gilt: siehe Bild

verschiedene Konzepte der Säure-Basen-Eigenschaften

-Arrhenius-konzept (es werden nur Ionen in wässriger Lösung betrachtet)

-Bronstedt-Lowry-Konzept (Säure = Protonendonator, Base = Protonenakzeptor)

-Lewis-Konzept (kovalente Bindung zwischen Säure- und Base-Teilchen: Base = Elektronenpaar-Donator, Säure = Elektronenpaarakeptor)

Säuren und Basen

>das Arrhenius-Konzept

Elektrolyte dissoziieren in wässriger Lsg. zu Ionen

>Säure = Stoff, der in wässr.Lsg Ionen H+ (aq) bildet

>Base = Stoff, der Ionen OH- bildet

Aussmass, in dem die verbindung in Wasser dissoziiert bestimmt die Stärke einer Säure oder Base

>>Neutralisationsreaktion = H+-Ionen reagieren mit OH--Ionen zu Wasser

Säureanhydride = Oxide, die mit Wasser Säuren bilden

basische Oxide = Oxide, die in wässrifer Lsg. Hydroxide bilden

>> Reaktion von Säuren ODER Säureanhydriden MIT Basen ODER basischen Oxiden >> Entstehung von Salzen

NICHT allgemein anwendbar, da beschränkt auf wässrige Lösungen!!

 

dissoziieren = auflösen;  Oxid = Sauerstoff-Verbindung, in der dieser die Oxidationszahl −II hat. Die meisten Oxide entstehen, wenn brennbare Stoffe mit Sauerstoff reagieren

Säuren und Basen

>das Arrhenius-Konzept

Elektrolyte dissoziieren in wässriger Lsg. zu Ionen

>Säure = Stoff, der in wässr.Lsg Ionen H+ (aq) bildet

>Base = Stoff, der Ionen OH- bildet

Aussmass, in dem die verbindung in Wasser dissoziiert bestimmt die Stärke einer Säure oder Base

>>Neutralisationsreaktion = H+-Ionen reagieren mit OH--Ionen zu Wasser

Säureanhydride = Oxide, die mit Wasser Säuren bilden

basische Oxide = Oxide, die in wässrifer Lsg. Hydroxide bilden

>> Reaktion von Säuren ODER Säureanhydriden MIT Basen ODER basischen Oxiden >> Entstehung von Salzen

NICHT allgemein anwendbar, da beschränkt auf wässrige Lösungen!!

 

dissoziieren = auflösen;  Oxid = Sauerstoff-Verbindung, in der dieser die Oxidationszahl −II hat. Die meisten Oxide entstehen, wenn brennbare Stoffe mit Sauerstoff reagieren

Säuren und Basen

>Bronsted-Lowry-Konzept

Base = Molekül oder Ion, welches über ein einsames Elektronenpaar verfügt (nichtbindend), an welches ein H+-Ion angelagert werden kann. >Protonenakzeptor

Säure = Substanz, die der Base dieses H+-Ion zur Verfügung stellen kann. >Protonendonator

Reaktion = Übergabe von Protonen der Säure an die Base (beide können aus Molekülen oder Ionen bestehen)

Amphotere Substanzen (Substanzen, die als Säuren und Basen auftreten können):

CH3CO2H (aq) + H2O  >>>  H3O+ (aq) + CH3Co2- (aq)

CH3CO2H = Essigsäure (Säure)  gibt 1 Proton an Wasser (Base) >>> Wasser wird zu H3O+,(wirkt hier nun Säure) und gibt ein Proton an das Acetat-Ion CH3Co2- (Base) ab.

> am Reaktionsgeschehen sind 2 Säuren (CH3CO2H und H3O+) und zwei Basen (H2O und CH3Co2-) beteiligt; die beiden Basen wetteifern um das Proton; ein solches Paar, das durch Aufnahme und Verlust eines Protons zusammengehört, nennt man ein konjugiertes (korrespondierendes) Säure-Basen-Paar!! Genauso bilden CH3CO2H und CH3Co2-ein zweites konjugiertes Säure-Basen-Paar.

>>>> die Reaktion ist REVERSIBEL; im System Essigsäure und Wasser stehen zwei konjugierte Säure-Basen-Paare miteinander im Gleichgewicht

man bezeichnet solche Subastanzen, die als Säuren und als Basen auftreten können als amphotere Substanzen :

zum Beispiel Wasser:  amphotere Spezies: H2O    Säure: H2O     Base: OH-   (Säure + Base = Paar)

>> H3O+(aq) (Säure 1) + OH- (aq) (Base 2) >>> H2O (Säure 2) + H2O (Base 1)   > Neutralisation nach Arrhenius

>>>die konjugierte Säure und die konjugierte Base des amphoteren Lösungsmittels H2O bilden miteinander H2O

 

Säuren und Basen

>Stärke von Bronsted-Lowry-Säuren und Basen

Säurestärke = Tendenz, Protonen abzugeben

Basenstärke = Tendenz, Protonen aufzunehmen

Säure 1 + Base 2  <> Säure 2 + Base 1

>zu starker Säure 1 gehört schwache konjugierte Base 1; umgekehrt gilt: je stärker die Base, desto schwächer ihre konjugierte Säure

>die Lage des Gleichgewichtsbegünstigt jeweils die Bildung der der schwächeren Säure und der schwächeren Base

 

Säuren, in denen H-Atome nicht an O-Atome gebunden sind (zb HCl und H2S) 2 Faktoren:

1.) Vgl von H-Verb. mit Elementen derselben Periode: Elektronegativität

>nimmt von links nach rechts zu, ebenso von links nach rechts steigt die Säurestärke binärer Wasserstoffverbindungen (zb ...N<O<F >> NH3 < H2O < HF; gegenüber Wasser ist NH3 eine Base und HF eine Säure!!) 

2.) Vgl von H-Verbindungen mit Elementen derselben Gruppe: Atomgrösse

die Säurestärke nimmt mit steigender Atomgrösse des Elements zu (von oben nach unten wirds saurer!)

(zb H2O < H2S < H2Se < H2Te... (7.Hauptgruppe)) (!!! wegen des nivellierenden (ausgelichenden) Effekts von Wasser ist in der 8.HG ..HCl < HBr < HI die Zunahme in wässriger Lösung nicht feststellbar.) 

Fluor hat einen Kovalenzradius von 71 pm, Iod einen von 133 pm >> Fluoswasserstoff ist eine schwache Säure, Iodwasserstoff eine starke!

der zweite Faktor (Atomgrösse) ist von grösserer Bedeutung als die Elektronegativität! (ein H+ Ion lässt sich leichter von einem grossen als von eienm kleinen Atom abtrennen, da bei einem grossen Atom die Valenzelektronenwolke auf einen rgösseren Raum verteilt ist und das H+ Ion so weniger fest eingebunden ist.)

 

Atomradien und Ionenradien

siehe Bild

Kochsalzgitter

oktaedrisch

Koordinationszahl Anion: 6

Koordinationszahl Kation: 6

Madelungkonstante: alpha = 1,748

(Koordinationszahl = Anzahl der nächsten Nachbarn einer Struktureinheit (Atom, Ion, Molekül) in einem Kristall

Madelungkonstante = Madelungenerigie ist die elektrostatische Energie, die in einem Ionenkristall den Hauptteil der Bindungsenergie aufbringen! Van-der Valls Bindungen machen nur 1-2 % aus)

kubisches Raumgitter

jedes Ion von 8 gegenionen umgeben

Zinkblende Typ

Wie die Diamantstruktur besteht die Zinkblendestruktur aus einem kubisch-flächenzentrierten Gitter und der Basis {(0,0,0), (1/4,1/4,1/4)}. Im Unterschied zu jener, in der beide kristallographische Lagen von C-Atomen besetzt sind, liegen hier S-Ionen auf (0,0,0) und Zn-Ionen auf (1/4,1/4,1/4). Dadurch verringert sich die Symmetrie von kubisch-hexakisoktaedrisch auf kubisch-hexakistetraedrisch.

AB Ionenkristalle

Als Faustregel kann gelten, dass niedrige Koordinationszahlenmeist auf beträchtliche kovalente Bindungsanteile hindeuten.

Zshg Ionische, kovalente Bindungen und Periodensystem

Ziel: Edelgaskonfiguration

Bei der Ionenbindung bindet die Anziehungskraft der entgegengesetzten elektrischen Ladungen.In der Atombindung bindet das bindende Elektronenpaar.

 

polarisierte kovalente Bindung (polare Bindung)

Wie bei der kovalenten Bindung bindet hier das bindende Elektronenpaar. Der Unterschied ist lediglich, dass die Differenz in der Elektronegativität der beiden gebundenen Atome größer als der Atombindung aber nicht so groß wie bei der Ionenbindung. Diese Art der Bindung ist also eine Art Zwischending zwischen Atombindung und Ionenbindung.
Stoffe mit einer polarisierten kovalenten Bindung haben bei gleicher Molekülgröße in der Regel einen deutlich höheren Siedepunkt als die mit einer reinen kovalenten Bindung.

kovalente Bindung bei polyatomaren Molekülen

wie ordnen sie sich an?

Lewis-Säure und Lewis-Base

siehe Bild

VSEPR Theorie

Valenzelektronenpaar-Abstossungs-Theorie

Elektronenpaare stossen sich gegenseitig ab > versuchen räumlich den grösstmöglichen Abstand einzunehmen!

zu beachten: Einsame elektronenpaare sind näher am Atom > 

VSEPR Theorie > Mehrfachbindungen

wie bei Einfachbindungen: Molekülgestalt abhängig von der Abstossung der Elektronenpaare

VSEPR Theorie > Mehrfachbindungen, Ionenverbindung

sb

chemische Bindungen Zusammengefasst

sb

Molekülorbitaltheorie >LCAO Näherung

Molekülorbitale sind (einfach gesagt) lineare kombinationen aus Atomorbitalen

Molekülorbitaltheorie allg zsf

sb

Säurestärke und Molekülstruktur

1) binäre Wasserstoffverbindungen

>Atomradius vs. Elektronegativität 

2) Oxosäuren (eine chemische Verbindungen, die Sauerstoff, mindestens ein weiteres Element sowie mindestens ein an Sauerstoff gebundenes Wasserstoffatom aufweist und die bei Verlust eines Protons eine konjugierte Base bildet.) Struktur => H - O - Z (Z= irgendein Element)

je grösser die Elektronegativität von Z desto saurer ist die Verbindung! Je mehr O an Z gebunden sind, desto saurer!

 

>

Säure- und Base-Stärke und Molekülstruktur

Kossel: saure und basische Oxide

>Metalloxide (Metall + O) + Wasser > Base

>Nichtmetalloxide + Wasser > Säure

Eigendissoziation von Wasser

KW = Ionenprodukt! 

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