Chemie für Bauingenieure

• Mass der Unordnung
• Systeme streben zu maximaler Unordnung
• \(\Delta S > O \) --> spontan
• \(\Delta S < O \) --> nicht spontan
• hängt nicht von Temp ab

- potentielle Energie von Molekülen in Flüssigkeit < in Gas

- dennoch entsteht GGW weil:

• Zustand minimaler Enthalpie (grössere Ordnung, stärkere Bindung)
• Zustand maximaler Entropie (grösstmögliches Chaos, möglichst wenig Wechselwirkungen)

--> Kompromiss --> Gibbs-Energie

• erhöht das Mass der Unordnung (Entropie)
• verkleinert Gibbs-Energie
• Siedpkt wird höher
• Gefrierpkt wird tiefer

- Gleiches löst sich in Gleichem

- Intermolekulare Kräfte der Lösungsmittel & gelösten stoffen bestimmen Löslichkeit (Eigenschaft)

• Sedimentgestein
• Hoher Gehalt an Calciumcarbonat (CaCO₃)
• Auf Bau durch Stahlbeton ersetzt --> biiliger
• Für Zement und Beton gebraucht
• Kalkstein unter hohem Druck/Temperaturen --> Marmor
• Calciumcarbonat anfällig auf saurer Regen

• M
• mol/dm³, mol/L
• Anzahl Mol gelöster Stoff in einem dm³ (oder Liter) Lösung
• T-abhängig

• m oder b
• mol/kg
• Anzahl gelöster Stoff pro 1000g Lösungsmittel
• Volumenunabhängig
• nicht T-abhängig

dimensionslos

- K > 1, \(\Delta Gr^0 < 0\) --> spontan, GGW auf Produktseite

- K < 1, \(\Delta Gr^0 > 0\) --> nicht spontan, GGW auf Eduktseite

- \(\frac {Q}{K} = 1\) --> Gleichgewicht

- \(\frac {Q}{K} < 1\) --> Reaktion von links nach rechts (bis GGW)

- \(\frac {Q}{K} > 1\) --> Reaktion von rechts nach links (bis GGW)

- K > 10⁷ --> GGW komplett auf Produktseite

- K < 10^.7 --> GGW komplett auf Eduktseite

Q = (Aktivität, Druck, Konzentration der Produkte)/(Aktivität, Druck, Konzentration der Edukte)

Änderung Konzentration

• + Edukt --> rechts
• - Edukt --> links
• + Produkt --> links
• - Produkt --> rechts

Änderung Druck

• + --> Seite mit weniger Teilchen/Molekülen
• - --> Seite mit mehr Teilchen/Molekülen

Änderung Temp

• + Exotherm (spontan) --> links
• - Exotherm (") --> rechts
• + Endotherm (nicht spontan) --> rechts
• - Endotherm (") --> links

--> Erhöhung der Temp hat auf endotherme Reaktionen begünstigenden Einfluss

--> Katalysatoren haben keinen Einfluss auf GGW

• Säure Proton (H⁺) Donor und Base Proton Akzeptor
• Reaktion --> Übertragung von Protonen
• Konjugiertes Säure-Base-Paar sind zwei Teilchen die sich um ein Proton unterscheiden. Je stärker konj. Säure des schwächer konj. Base und umgekehrt
• Ampholyte --> Substanzen welche Säure und Base sein können, je nach Reaktionspartner (z.B. Wasser)
• Autoprotolysereaktion: 2 H₂O --> H₃O⁺ + OH^- (K_w = 1 * 10^-14mol/l)

• Schwefelsäure (H₂SO₄) --> Saurer Regen
• Essigsäure (CH₃COOH)
• Ameisensäure (CH₂O₂)
• Kohlensäure (H₂CO₃₎
• Salpetersäure (HNO₃₎

• Hydroxide, Hydrogencarbonate, Carbonate und Amine
• Amoniak (NH₃)
• Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃)

- Base verfügt über einsames Elektronenpaar mit dem kovalente Bindung zu anderem Teil geknüpft werden kann

--> Säure Elektronenpaar Akzeptor, Base Elektronenpaar Donor

--> Nicht jede Lewis Säure ist auch eine Bronsted Säure

• unvollständiges Oktett
• keine Edelgaskonfiguration
• Kation / Metallionen
• polarisierte Doppelbindungen

• mind ein freies Elektronen-Paar
• Alkene

Menge an dissoziierter Säure, totale Menge an Säure

• Moleküle, die Farbe ändern nach pH-Wert
• Farbe hängt vom pH-Wert ab
• Indikatoren sind schwache Säuren die bei beifügen von Base Protonen abgeben und ihre Farbe ändern

• Verbindungen welche mehr als ein Proton abgeben können
• Zweite Dissoziationskonstante Ks ist kleiner als erst da schwieriger von neg. geladenem Ion Proton zu entnehmen

•  Verursacht druch Emissionen von Schadstoffen wie Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid
• reagieren mit Wasser und Sauerstoff
• Produkte: Salpetersäure und Schwefelsäure
• Senken pH von Regen unter 5

• Lösungen welche keine grosse pH Veränderung haben bei Zugabe von Base / Säure
• besteht aus schwacher Säure und schwacher Base (z.B. ist schwache Säure nicht vollständig dissoziiert und kann immer noch H⁺ abgeben

Menge an Säure/Base die max hinzugefügt werden kann ohne dass Puffer Fähigkeit verliert.

--> optimale Pufferkapazität pH = pKa \(\pm 1\)

\(pH = pKs+log\frac {[Base]}{[Säure]}\)

Verlust von Elektronen --> Gewinn von Ladung

Gewinn von Elektronen --> Verlust von Ladung

wird oxidiert

• Elemente haben OZ 0 (z.B. O₂, Fe, Cl₂)
• Summer der OZ in Verbindungen = Gesamtladung
• Wasserstoff in Verb. mit Nichtmetallen: OZ +1
• Wasserstoff in Verb. mit Metallen: OZ -1
• OZ der Elemente in Gruppe 1&2 = Gruppennummer
• Sauerstoff: -2
• Halogene haben OZ -1, AUSSER in Verb. mit Sauerstoff oder höheren (weiter oben) Halogenen der Gruppe
• Fluor immer -1

OZ schreiben --> Teilreaktionen --> Ladungsausgleich (basische Lösung OH^-, saure Lösung H⁺) --> Massenausgleich (oft mit H₂O) --> addieren und vereinfachen

• Teilreaktionen können räumlich getrennt werden.
• Halbzelle kann für sich als alleine und im GGW betrachtet werden.
• Jede Halbzelle hat bestimmtes Potential E (unter Standardbedingungen E⁰)