Chemie 1

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

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

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.)

siehe Bild

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)

jedes Ion von 8 gegenionen umgeben

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.

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

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.

wie ordnen sie sich an?

siehe Bild

Valenzelektronenpaar-Abstossungs-Theorie

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

zu beachten: Einsame elektronenpaare sind näher am Atom > 

wie bei Einfachbindungen: Molekülgestalt abhängig von der Abstossung der Elektronenpaare

sb

sb

Molekülorbitale sind (einfach gesagt) lineare kombinationen aus Atomorbitalen

sb

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!

>

Kossel: saure und basische Oxide

>Metalloxide (Metall + O) + Wasser > Base

>Nichtmetalloxide + Wasser > Säure

K_W = Ionenprodukt! 

die Chemie der (Mehrzahl) der Verbindungen des Kohenstoffs.

(Begriff stammt aus Zeit inder man glaubte, nur Tiere und Pflanzen können diese Stoffe erzeugen)

Chemie aller Elemente ausgenommen Kohlenstoff (jedoch unter Einshluss einiger aus Mineralien gewinnbarer Kohlenstoff-Verbindungen)

ist alles, was Raum beansprucht und Masse besitzt

sie besteht aus unterschiedlichen Stoffen

ist das Mass für die Menge eines Stoffes und gleichzeitig ein Mass für seine Trägheit (d.h. für den Widerstand den er einer Kraft entgegensetzt, die auf seine Bewegung wirkt)

ist die Anziehungskraft, welche die Erde auf einen Körper ausübt; 

es ist proportional zu der Masse eines Körpers

sind Stoffe, die aus einer begrenzten Zahl, einfacher Stoffe aufgebaut sind

es sind bestimmte primitive und einfache, völlig unvermischte Körper; 

es ist ein Stoff, der in keine einfacheren Stoffe zerlegt werden kann

Zusammenfügung versch. Elemente > Verbindungen

gegenwärtig sind 118 Elemente bekannt (davon 90 aus der Natur, die restlichen künstlch erzeugt in Kernreaktionen)

entsteht durch das Zusammenfügen von Elementen (nicht in einfacherere Stoffe zerlegbare Stoffe)

es sind Stoffe, die aus verschiedenen Elementen in definierter Zusammensetzung bestehen

>Gesetz der konstanten Proportionen (eine Verbindung besteht immer aus den gleichen Elementen im gleichen Massenverhältnis)

zählen wie die Elemente zu den reinen Stoffen (alle anderen sind Gemische)

Rang: 1 (49,2%)

Symbol: O

Ordnungszahl: 8

Massenzahl (molmasse): 15,999 

Rang: 2 (25,7%)

Symbol: Si

Ordnungszahl: 14

Massenzahl (molmasse): 28,085

Rang: 3 (7,5%)

Symbol: Al

Ordnungszahl: 13

Massenzahl (molmasse): 26,981...

Rang: 4 (4,7%)

Symbol: Fe

Ordnungszahl: 26

Massenzahl (molmasse): 55,845

Rang: 5 (3,4%)

Symbol: Ca

Ordnungszahl: 20

Massenzahl (molmasse): 40,078 

Rang: 6 (2,6%)

Symbol: Na

Ordnungszahl: 11

Massenzahl (molmasse): 22,989

Rang: 7 (2,4%)

Symbol: K

Ordnungszahl: 19

Massenzahl (molmasse): 39,0983 

Rang: 8 (1,9%)

Symbol: Mg

Ordnungszahl: 12

Massenzahl (molmasse): 24,305 

Rang: 9 (0,9%)

Symbol: H

Ordnungszahl: 1

Massenzahl (molmasse): 1,008

Rang: 10 (0,6%)

Symbol: Ti

Ordnungszahl: 22

Massenzahl (molmasse): 47,867

Rang: 11 (0,2%)

Symbol: Cl

Ordnungszahl: 17

Massenzahl (molmasse): 35,45 

Rang: 12 (0,1%)

Symbol: P

Ordnungszahl: 15

Massenzahl (molmasse): 30,973