Chemie Teil 2

Zur exakten Beschreibung des Ordnungszustands eines Systems dient die Entropie. Je grösser die Unordnung eines Systems ist, umso grösser ist seine Entropie. Die Entropie nimmt also mit der Unordung im System zu. Deutlich wird dies z.B. beim Lösen, bei der Diffusion, beim Verdampfen, bei der Zunahme der Teilchenzahl usw.

Bild

Die mittlere Reaktionsgeschw. in einem best. Zeitraum ist der Quotient aus der Änderung der Stoffmenge eines Stoffs und der Dauer des Intervalls.

Einflüsse:

• Temperatur
• Konzentration
• Eigenschaften und Oberfächenbeschaffenheit der Edukte
• Katalysatoren

bild

Bild

Bild

Bild

Sie hängt auch von der Form ab. Weil die Oberfäche eines festen Körpers beim Zerkleinern zunimmt, steigt die Geschw. mit dem Zerteilungsgrad.

Dies ist aber nur bei bei heterogenen Systemen.

sind Beschleuniger.

Stoffe, die die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen erhöhen, ohne dabei verbraucht zu werden. Sie führen die Reaktion einen Weg, bei dem die aufzuwendende Aktivierungsenergie kleiner ist; die Raktionsenthalpie bleibt unverändert.

 Bild

Homogene Katalysen finden in unserem Körper statt. Die chemischen Vorgänge in den Lebewesen werden durch die Enzyme ermöglicht und geregelt. Jedes Enzym katalysiert nur eine bestimmte Reaktion eines Stoffs.

Bild

man erwartet das Sie Vollständig verläuft -> alle Edukte werden zu Produkten

Bei vielen Reaktion reagieren die Ausgangsstoffe aber unvollständig.

Ein unvollständiger Stoffumsatz kann durch eine im Verlauf der Reaktion zunehmende Hemmung verursacht werden zB. Oxidation von Kupfer -> Luft kommt erschwert durch.

Meist hat ein unvollständiger Stoffumsatz aber eine andere Ursache: Die Produkte können sich wieder in Edukte umwandeln, die Reaktion ist umkehrbar. Die Edukte die man im Reaktionsgemisch auch nach beliebig langer Zeit findet, sind in diesem Fall nicht  "Reste" die nicht reagiert haben. Sie sind durch die Gegenreaktion aus den Produkten wieder entstanden.

bild

Können die beiden entgegengesetzten Reaktionen gleichzeitig ablaufen, ist eine vollständige  Umwandlung der Edukte in Produkte unmöglich. Im Reaktionsgemisch sind immer Edukte und Produkte enthalten. Man spricht von einer Gleichgewichtsreaktion

Hier findet neben der Hinreaktion auch die Rückreaktion statt. Man fasst die beiden Reaktionsgleichungen zusammen, indem man den Reaktionspfeil durch einen Doppelpfeil  -> <- 

In einem geschlossenen System führt ein Gleichgewichtsvorgang zu einem Gleichgewichtszustand: Die Zusammensetzung des Reaktionsgemischs ändert sich nicht mehr und der Energieumsatz ist null, weil die Hin- & Rückreaktion gleich schnell verläuft

• Die Zusammensetzung des Reaktionsgemischs bleibt gleich.
• Die Energie des Systems bleibt gleich.
• Die Geschw. der Hin- & Rückreaktion sind gleich (Vhin=Vrück)
• Die Zusammensetzung des Reaktionsgemischs bleibt gleich, d. h., die Konzentrationen von Edukten und Produkten ändern sich nicht mehr. Die Konzentration von Edukten und Produkten ist jedoch nicht gleich hoch.

Nur in einem isolierten System bleibt der Gleichgewichtszustand erhalten -> heisst keine TEmp. änderungen

Bild

Bild

Bild

• Temp. oder Druck änderungen -> änderungen der Bedingugen
• Zugabe von Stoffen

Bei einem Gleichgewichtsvorgang wird durch eine Erhöhung der Temp. die endotherme Reaktion begünstigt. Das Gleichgewicht wird zu den energiereicheren Stoffen verschoben. 

Eine Erniedrigung der Temp. begünstigt die exotherme Reaktion. 

Die Gleichgewichstskonstante ist temperaturabhängig. Ist die Hinreaktion exotherm, bewirkt eine Temperaturerhöhung eine Verkleinert der Konstanten.

Da die meisten Synthesen exotherm verlaufen, werden sie durch eine tiefe Temperatur begünstigt. Die Temperatur kann aber nicht beliebig tief gewählt werden, weil die Edukte aktiviert werden müssen.

Druckerhöhung begünstigt die Reaktion, die die Zahl der Gas-Teilchen bzw. die Stoffmenge der Gase und damit den Druck vermindert.

Wird auf ein geschlossenes System im Gleichgewichtszustand durch Ändern der Bedingungen ein Zwang ausgeübt, verschiebt sich die Gleichgewichtslage so, dass der ässere Zwang vermindert wird.

Bild

Bild

Bild

bild

Feststoffe und Gase lassen sich bei bestimmten Druck- und Temperaturverhältnissen nur bis  zur sogenannten Sättigung auflösen. Werden vom betreffenden Stoff weitere Portionen zugegeben, so lassen sich diese nicht mehr auflösen. Feststoffe mit einer höheren Dichte als das Lösungsmittel setzen sich nach einer gewissen Zeit als Bodensatz ab.

Lösungsgleichgewicht -> es werden gleich viele Teilchen aus dem Bodensatz gelöst, wie wieder in den Bodensatz zurückkehren.

Saurer Geschmack, "lösen" zahlreiche Stoffe wie Metalle und viele schwer lösliche Salze auf.

Stoffe, die die Wirkung von Säuren abschwächen oder aufheben (neutralisieren), nennt man Basen und ihre Lösungen basisch oder alkalisch. Lösungen von Basen, auch Laugen genannt, schmecken seifig und fühlen sich "glitschig" an.

in allen Säuren Wasserstoff gebunden ist, dass aber nicht alle Wasserstoff-Verbindungen Säuren sind.

Nach ihr sind 

wässrige Lösungen Leiten Strom und das diese Ionen enthalten die bei der Stromleitung wandern

Säure Base Theorie -> nach ihr  sind Protonenspender und Basen Protonenempfänger. Die Begriffe beschreiben die Funktion, die Teilchen des betreffenden Stoffs in einer Reaktion haben. Sie werden sowohl für stoffe als auch für Teilchen verwendet.

Waser kann zur Protonenaufnahme, wird dem Wasser-Molekül ein Proton entrissen: Es reagiert als Säure. Ist der Partner ein Protonenspender, wird dem Wasser-Molekül ein Proton aufgedrängt: Esreagiert als Base. Trifft keines von beidem zu, verhält sich das Wasser-Molekül neutral. Wasser ist ein Ampholyt, der je nach Partner als Protonenspender oder als Protonenempfänger reagieren kann.

Damit eine Substanz als Protonenempfänger (also als Base nach der Definition von Brönsted-Lowry) wirken kann, muss sie ein freies Elektron haben

Bild

Aus der Brönsted-Definition ergibt sich, dass in einem Säure-Molekül mindestens ein Wasserstoff-Atom enthalten und so gebunden sein muss, dass es als Proton (H+) abgegeben werden kann. Das ist nur der Fall,wenn die Bindung zum Wasserstoff deutlich polar ist

Neben der Polarität erhöht auch die Bindungslänge die Tendenz zu Abgabe des Protons.

Bild

bild

Bild

Neigung zur Protonenabgabe. 

Bild