Chemie 1

positiv geladene Elektrode 

durch Thomson (1897) bestimmter Wert: 

q/m (Elektron) = -1,7588 x 10⁸ C/g

q=Ladung der Teilchen angegeben in >

C= Coloumb 

m= Masse der Teilchen angegeben in 

>g = 

e = Elementarladung = 1,6022 x 10^-19C

Ladung eines Elektrons (neg.)

Masse > wird berechnet aus den Werten e/m und e 

Ladung des Elektrons: q = -e = -1,6022 x 10^-19C

Masse des Elektrons: m = 9,1094 x 10^-28g

Ladung eines Protons: q = +e = 1,6022 x 10^-19C

Mssse eines Protons: m = 1,6726 x 10^-24g

ist das kleinste positive Ion; dieses hat die kleinste jemals beobachtete Masse und entsteht bei Verwendung von Wasserstoff

es ist Bestandteil aller Atome; seine Ladung hat den selben Betrag wie die eines Elektrons (nur pos), die Masse ist 1836 mal grösser als die des Elekrons

Atome, die aus instabilen Kombinationen subatomarer Teilchen bestehen und deswegen unter Abgabe von Strahlung zerfallen und zu Atomen anderer Elemente umgewandelt werden

diese Strahlungen können in folgende Typen unterteilt werden:

α (bestehen aus Teilchen mit der ca 4fachen Masse eines Protons und mit +2 Elementarladungen; Geschwindigkeit mit der sie aus radioaktiver Substanz emittiert werden: 10 000 km/s)

β (bestehen aus Elektronen; Geschwindigkeit mit der sie aus radioaktiver Substanz emittiert werden: 130 000 km/s)

γ (sind elektromagnetische Strahlen ähnlich wie Röntgenstrahlen, sind jedoch energiereicher)

sie hält die gleichsinnig (positiv) geladenen Protonen im Atomkern obwohl zwischen diesen normalerweise eine elektrostatische Abstossung besteht;

allerdings hat die Kernkraft nur eine geringe Reichweite und wirkt wenn die Teilchen nahe beieinander liegen

das Atom eines Elementes wird durch das chemische Symbol unter Vorranstellung der Ordnungszahl Z (links unten) und der Massenzahl A (links oben) 

Bsp Bild:

Z = 60 Protonen (= Anzahl Elektronen) ,  A = 123 ,  Zahl Neutronen = A - Z = 63

gerät zur Messung / Unterscheidung verschiedener Isotope;

Bedampfung der Substanz und anschliessender Beschuss mit Elektronenstrahl; > es entstehen positive ionen die durch anlegen einer elektrischen Spannung in Richtung eines Spaltes beschleunigt werden; nachdem sie durchgetreten sind geraten sie in ein magnetfeld, welches sie auf eine Kreisbahn zwingt (Radius hängt ab vom Verhältnis Ladung/Masse (q/m))

>> nur Ionen mit dem selben q/m-Wert fliegen auf derseleben Kreisbahn> können den Austrittsspalt durchtreten;

durch veränderung der Magnetischen Feldstärke können auch die Ionen anderer q/m-Werte zum Austrittsspalt geführt werden

A_r

heutige Bezugnahme auf Masse 12/6C-Kohlenstoffisotopes

die Masse eines Atoms ist nicht einfach die summe der Nuclonen +Elektronen sondern immer etwas kleiner

>Massendefekt (Umrechnung von Energie in Masse und umgekehrt; àquivalenz: E = m x c ² (E=Energie; c=Lichtgeschwindigkeit))

Die fehlende Masse entspricht der Bindungsenergie des Atomkerns und wird Massendefekt genannt!

die dem Massendefekt entsprechende Energie ist aufzuwenden, wenn der Atomkern auseinander gerissen werden soll!

gibt bei Verbindungen die aus Molekülen bestehen die Anzahl an Atomen der jeweiligen Elemente an

bei Verbindungen die aus Ionen bestehen gibt sie die relative Zahl der vorhandenen Ionen an

-es enthält die Avogrado-Konstante an Atomen

-es hat eine Masse, die dem Zahlenwert der relativen Atommasse des Elements in Gramm entspricht

Ein Mol einer Verbindung enthält die Avogrado-Konstante an Formeleinheiten >bei Molekülverbindungen ist das die Avogrado-Konstante an Molekülen

ein Mol einer molekularen Substanz besteht aus 6,02214 x 10²³ Molekülen und hat die Masse in Gramm, deren Zahlenwert der relativen Molekülmasse entspricht

>> die Masse in Gramm eines Mols einer Verbindung ergibt sich durch ADDITION der relativen Atommassen der beteiligten Elemente entsprechend der Formel der Verbindung (die relative Molekülmasse M_r ergibt sich aus der Summe der rel. Atommassen aller Atome des Moleküls = molare Masse oder Molmasse) 

1 Mol = N_A Teilchen = Stoffmenge aus so vielen Teilchen, wie die Zahl der Atome in 12 g 12/6C

die Lehre der Mengenverhältnisse der Elemente in Verbindungen und der quantitativen Bezeichnungen zwischen Verbindungen oder Elementen, die an chemischen Reaktionen beteiligt sind

(Grundlage: Atomtheorie der Materie)

durch sie wird die Zusammensetzung eines reinen Stoffes angegeben

jedes Element wird durch sein Elementsymbol gefolgt von einer tiefergestellten Zahl (zur Angabe der relativen Anzahl an Atomen) angegeben

Bei Verbindungen die aus Molekülen bestehen, wird die Zahl der Atome im Molekül angegeben (Bsp. H2O)

Beispiele für 2Atomige Elemente: Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Sauerstoff 8O2), Chlor (Cl2)

Elemente kommen in diesen Formen vor (neben den auch 1atomig vorkommenden Edelgasen und den Ionen)

-ein Teilchen , in den zwei oder mehrere Atome fest miteinander Verknüpft sind (S8 oder H2)

-die Moleküle von Verbindungen sind aus Atomen von zwei oder mehreren Elementen aufgebaut (Bsp NH3) 

-das einzelne Molekül hat eine Masse in u-Einheiten, die dem Zahlenwert von M_r entspricht

M_r

ist gleich der Summe der relativen Atommassen aller Atome des Moleküls

das einzelne Molekül hat eine Masse in u-Einheiten, die dem Zahlenwert von M_r entspricht

ein Ion mit positiver Ladung 

wird von einer Kathode (dem Minuspol einer elektrischen Spannung) angezogen

>> Entstehung bei Abgabe eines Elektrons

ein Ion mit negativer Ladung 

wird von einer Anode (dem pluspol einer elektrischen Spannung) angezogen

>> Entstehung bei Aufnahme eines Elektrons

aus einzelnen geladenen Atomen

in der Regel bilden Metallische Elemente Kationen (zB Calcium-Ionen Ca²⁺)

und nicht-metallische Anionen (zB Cl^-)

sind aus Kationen und Anionen aufgebaut

im festen Zustand > Kristalle (bestimmte geometrische Anordnung der Ionen, Zusammenhalt durch plus-minus-Anziehung)

zB Natriumchlorid/Kochsalz:

besteht aus Natrium-kationen = Na⁺ und Chlorid-Anionen = Cl^-

>> je ein Na⁺ kommt auf ein Cl^- , was in diesem Fall bedeutet, dass die Summenformel NaCl kein Molekül beschreibt sondern nur die summarische Zusammensetzung angibt

(Gegenbeispiel: Bariumchlorid: aus Barium-Ionen (Ba²⁺), auf das je zwei Chloridionen (Cl^-) kommen > Formel: BaCl_{2, aaaber elektrisch neutraler Barium-Chlorid-Kristall})

Wasserstoffperoxid (H2O2) > empirische Formel: HO 

sie gibt das einfachste Zahlenverhältnis an (hier: 1:1) 

durch chemische Analysen lässt sich nur von reinen Stoffen eine empirische Formel ermitteln; um die Molekularformel zu bestimmen sind weitere Daten notwendig; manchmal sind empirische und molekulare Formel identisch (bsp: H20, CO2) 

weiteres Beispiel, wo dies nicht gilt. Hydrazin (N2H4 = Molekularformel) empirsche Formel: NH2

N_A

die menge in Gramm eines Elementes, die dem zahlenwertder relativen Atommasse entspricht, enthält stets die gleiche Zahl von Atomen, nämlich N_A Atome

N_A= 6,02214 x 10²³ mol^-1 = ein Mol

X = Stoff

n(X) = Stoffmenge von X; Einheit: Mol (mol)

m(X) = Masse des Stoffes X; Einheit: Gramm (g)

M(X) = molare Masse des Stoffes X; Einheit: g/mol

>>>> n(X) (mol)   =   m(X) (g)   /    M(X) (g/mol)

>>>> m(X) (g)   =   n(X) (mol)    x     M(X) (g/mol)

>>>> M(X) (g/mol)    =    m(X) (g)    /    n(X) (mol)

eine Verbindung verbrennt in Kontakt mit Luft >> Reaktion mit Sauerstoff

idR > es entstehen in der Regel dabei folgende Produkte (je nach dem ob die genannten Elemente in der Verbindung enthalten sind):

Kohlenstoff >> CO2

Wasserstoff >> H2O (g) oder H2O (l)

Schwefel >> SO2

Stickstoff >> N2

absolute / tatsächliche Ausbeute: tatsächlich erhaltene Produktmenge

theoretische Ausbeute: maximal erzielbare Ausbeute (nach Reaktionsgleichung und eingesetzten Stoffmengen)

prozentuale Ausbeute: gibt Verhältnis von tatsächlicher zu theoretischer Ausbeute an 

      >>> tatsächliche / theoretische x 100% = prozentuale Ausbeute

Menge eines gelösten Stoffes pro Volumen der Lösung

c

bezeichnet die gelöste Stoffmenge pro Volumeneinheit der Lösung; 

Angabe in Mol pro Liter ( mol/L)

Stoffmenge (n) eines gelösten Stoffes in einer Lösung der Konzentration c₁ und dem Volumen V₁ ist:

    n = c₁ x V₁

_{Stoffmengenkonzentration c:}

_{c = n / V}

_{Volumen einer Lösung V:}

_{V = n / c}

_{Verdünnung einer Lösung; Volumen verändert sich, gel. Stoffmenge n bleibt; neue Konz.:}

c₂ = n / V₂  =  (c₁ x V₁) / V₂

befasst sich mit den Energiebeträgen die als Wärme aumgesetzt werden. 

benötigte Wärmemenge um den Körper um 1 Grad C zu erwärmen

Bestimmung des Wärmeumsatzes mit Kaloriemeter

ΔH = ΔU + ΔV 

H > Reaktionsenthalpie; U> Reaktionsenergie; V> Volumen

sie gibt den beobachtbaren ANteilder Reaktionsenergie an.

der Wert von ΔH ist unabhängig davon, ob die Reaktionin einem oder mehreren Schritten abläuft;

die Reaktionsenthalpie einer Gleichung kann mit Standartbildungsenthalpien mit der im Bild angehängten Gleichung berechnet werden

bei chemischen Reaktionen wird Energie umgesetzt: bei offenen Gefässen teilt sich die freigesetzte Reaktionsenergie ΔU auf Volumenarbeit und einen Restteil Wärme auf (dieser Restteil ist die Reaktionsenthalpie oder Reaktionswärme ΔH)

wenn nicht anders angegeben beziehen sich alle ΔH Werte auf Bedingungen bei:

25 Grad Celsius und Normaldruck (Atmosphärendruck): 101,3 kPa oder 1,013 bar

Wärme wird freigesetzt; >ΔH ist negativ (Reaktionsenthalpie)

eine Reaktion, bei der Wärme aufgenommen wird; ΔH ist positiv (Reaktionsenthalpie)

eine Themochemische Gleichung besteht aus einer Reaktionsgleichung und der Angabe des zugehörigen ΔH-Wertes; rechnungen damit erfolgen wie stöchiometrische Rechnungen; Bestimmung der ΔH-Werte durch Kaloriemeter

F = m x a

F = Kraft; m = Masse; a = Geschwindigkeitszunahme pro Zeiteinheit

W = F x s

W= Arbeit; F = Kraft; s = Wegestrecke 1m

= die Fähigkeit, Arbeit zu leisten; Sie tritt in verschiedenen Formen aus (Bewegungsenergie (kinetische), elektrische, Wärmeenergie, chemische Energie

sie kann von einer in eine andere Form umgewandelt werden, kann aber nicht erzeugt oder vernichtet werden

> Satz der Erhaltung der Energie

Das Mass der Energie entspricht dem Betrag der Arbeit die damit geleistet werden kann > 1 J (Joule) ist die Einheit für die Energie, unabhängig davon, in welcher Form sie auftritt