![Page 1: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/1.jpg)
ETW Aufbaukurs Chemie
Vorlesung 1: Einführung
Jörg [email protected]
http://www.fhv.at/forschung/energie
![Page 2: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/2.jpg)
Literatur
• C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme, 2003
Die in den Folien versendeten Abbildungen stammen mit wenigen Ausnahmen aus o.g. Werk
![Page 3: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/3.jpg)
LV Übersicht
LV, Datum Inhalt Kapitel
1, 17.1.14Einführung, Atomtheorie, Chemische Formeln, Reaktionsgleichungen
Kap. 1, 2, 3, 4
2, 24.1.14Energieumsatz, Elektronenstruktur, Ionen und Kovalente Bindugen, Gase
Kap. 5, 6, 7, 8, 10
3, 31.1.14 Chemisches Gleichgewicht, Thermodynamik, Prüfung Kap. 15, 19
![Page 4: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/4.jpg)
Prüfungsmodus
• Schriftlich
• Eine Stunde am Ende von LV3
• Sehr ähnlich den Übungsbeispielen aus den Folien
• Stoff bis Ende LV2
![Page 5: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/5.jpg)
Übersicht
• Einleitung
• Einführung in die Atomtheorie
• Stöchiometrie: Chemische Formeln
![Page 6: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/6.jpg)
Einführung
![Page 7: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/7.jpg)
Einführung Inhalte
• Definition & Motivation
• Begründung der modernen Chemie
• Elemente, Verbindungen, Gemische
• Stofftrennung
• Genauigkeit und signifikante Stellen
![Page 8: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/8.jpg)
Warum Chemie?• Unsere Energiewirtschaft basiert auf
chemischen Energieträgern (Fossil, Biomasse, Batterien).
• Die Energiedichte ist bei Chemischer Speicherung hoch.
• Verbrennung ist der zentrale Prozess in der Energietechnik
• Chemische Prozesse verbrauchen einen signifikanten Teil der Primärenergie (Verbrennung, Kalzinierung, Amoniaksynthese, Reformierung, Vergasung, etc.)
![Page 9: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/9.jpg)
Definition
“Chemie ist die Wissenschaft von der Charakterisierung, Zusammensetzung und Umwandlung von Stoffen.”
![Page 10: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/10.jpg)
Massenerhaltung
• Begründung der modernen Chemie durch Antoine Lavoisier (1743-1794)
• Erkannte durch genaue Wägung dass die Masse bei jeder chemischen Reaktion erhalten bleibt.
![Page 11: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/11.jpg)
Teilgebiete der modernen Chemie
• Anorganische Chemie
• Organische Chemie
• Analytische Chemie
• Physikalische Chemie
• Biochmie
• Kernchemie
• Technische Chemie
![Page 12: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/12.jpg)
Materie
• Materie: Alles was Masse besitzt und Raum beansprucht
• Alle Materie ist aus einer bestimmten Anzahl einfache Stoffe aufgebaut
![Page 13: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/13.jpg)
Die Elemente
Elemente sind Stoffe, die sich mit chemischen Mitteln
(beschränkter Energie) nicht in andere Stoffe zerlegen lassen.
• 113 Elemente bekannt,
• 88 natürlich vorkommend,
• Jedes Element hat ein chem. Symbol.
![Page 14: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/14.jpg)
Verbindungen
• Verbindungen entstehen durch Zusammenfügen von Elementen
• In jeder Verbindung treten die Elemente in konstanten Massenverhältnissen auf (Gesetz der konstanten Proportionen).
• z.B. Wasser: mH : mO = 1:7.937
![Page 15: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/15.jpg)
Klassifizierung der Stoffe
![Page 16: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/16.jpg)
Gemische
• Mehrere reine Stoffe in verschiedenen Mengenverhältnissen.
• Heterogen: Man erkennt unterschiedliche begrenzte Teile (Phasen)
• Homogen: Nur eine Phase
• Phase: abgegrenzte Menge eines homogenen reinen Stoffes
![Page 17: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/17.jpg)
Heterogene Gemische
![Page 18: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/18.jpg)
Stofftrennung: heterogen
• Sortieren
• Sedimentieren, Dekantieren, Zentrifugieren
• Filtrieren
• Extrahieren
• Abdampfen und Trocknen
![Page 19: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/19.jpg)
Stofftrennung: homogen
• Extraktion
• Kristallisation
• Destillation
• Chromatographie
![Page 20: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/20.jpg)
Genauigkeit und signifikante Stellen• z.B. Wägung: 69.3 g
• 3 Signifikante Stellen
• 6 und 9 sind genau,
• 3 nicht genau, aber näher an 3 als an 2 oder 4,
• Könnte auch 69.27 g oder 69. 34 sein.
• 69.30 wäre falsch!
![Page 21: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/21.jpg)
Bsp signifikante Stellen
• Addition
• Multiplikation
![Page 22: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/22.jpg)
Zuverlässigkeit von Messungen
![Page 23: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/23.jpg)
Mittelwert und Standardabweichung
! = 1! !!
!
!!!!
! = 1! − 1 (!! −!)!
!
!!!!
• Angabe der Messgenauigkeit: 123.45(2) g
• (2) gibt die Standardabweichung der letzten Stelle an (0.02 g)
![Page 24: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/24.jpg)
Übungsbeispiele
![Page 25: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/25.jpg)
Atomtheorie
![Page 26: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/26.jpg)
Atomtheorie Inhalte• Dalton-Atomtheorie
• Das Elektron
• Das Proton
• Das Neutron
• Aufbau des Atoms
• Atomsymbole
• Isotope
• Atommasse
![Page 27: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/27.jpg)
Dalton Atomtheorie
![Page 28: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/28.jpg)
Quantitative Folgerungen
Bsp.: CO vs CO2
![Page 29: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/29.jpg)
Das Elektron
• Experiment, Kathodenstrahlung: Elektronen im Vakuum
• Ablenkung umso grösser, je grösser Ladung q und je kleiner Masse m
• q/m = 1.7588 108 C/g
Kathode: -
Anode: +
![Page 30: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/30.jpg)
Das Proton
• Experiment Kanalstrahlung
• q/m = 9.5791 104 C/g
![Page 31: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/31.jpg)
Das Neutron
• Masse der Atome grösser als die Summe der Massen der Elektronen und Protonen
• Postulat durch Rutherford
• Masse geringfügig grösser als die von Protonen
![Page 32: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/32.jpg)
Subatomare Teilchen
![Page 33: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/33.jpg)
Radioaktivität
![Page 34: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/34.jpg)
Aufbau des Atoms
• Rutherford’s Goldfolienexperiment,
• Die meisten Teichen fliegen gerade durch die Folie,
• Wenige werden abgelenkt oder zurückgeworfen,
• Statistik: Durchmesser des Atomkerns etwa 10-15 m.
• Masse im Kern konzentriert
• Starke Kernkraft hält positiven Kern zusammen
• Atom ca 100’000 mal grösser
• Stabile Atome haben 1-1.5 mal so viele Neutronen wie Protonen
![Page 35: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/35.jpg)
Atomsymbole• Atom durch 2 Zahlen identifiziert
• Ordnungszahl, Z: Anzahl Protonen
• Massenzahl, A: Anzahl Nukleonen (Neutronen und Protonen)
• Geladnen Teilchen: Ionen durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen
![Page 36: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/36.jpg)
IsotopeAtome mit gleicher Ordnungszahl
aber verschiedener Masse (unterschiedliche Anzahl von
Neutronen)
![Page 37: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/37.jpg)
Atommassen
• Wegen geringer Masse können einzelne Atome nicht gewogen werden.
• Relative Massen bestimmbar
• z.B. Masse von Sauerstoff und Wasserstoff im Wasser: 8:1, da 1 Sauerstoff und 2 Wasserstoffatome: Massenverhähltnis 16:1
• Einheit der relativen Atommasse, u: 1/12 des Isotops
![Page 38: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/39.jpg)
Übungsbeispiele
![Page 40: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/40.jpg)
Stöchiometrie: Chemische Formeln
![Page 41: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/41.jpg)
Stöchiometrie Inhalt
• Moleküle und Ionen
• Empirische Formeln
• Das Mol
• Prozentuale Zusammensetzungen von Verbindungen
• Ermittlung chemischer Formeln
![Page 42: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/42.jpg)
Moleküle
• Nur Edelgase kommen in der Natur als Einzelatome vor
• Alle anderen Elemente in grösseren Einheiten
• Moleküle: Teilchen bei denen 2 oder meherer Atome fest miteinander verknüpft sind
![Page 43: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/43.jpg)
Chemische Formeln I
• Gibt die Zusammensetzung eines reinen Stoffs an.
• Enthält das Symbol jedes vorhandenen Elements
• Tiefgestellte Zahlen geben relative Anzahl der Atome an
![Page 44: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/44.jpg)
Chemische Formeln II
• Strukturformeln geben an welche Atome miteinander verknüpft sind
• Die relative Molkülmasse Mr ist gleich der Summe der relativen Atommassen aller Atome eines Moleküls
![Page 45: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/45.jpg)
Ionen• Atome oder Moleküle, die eine Ladung
tragen
• Kation: positiv geladen, wird von der Kathode (Minuspol) angezogen.
• Anion: negativ geladen, wird von der Anode (Pluspol) angezogen.
• Einatomige Ionen, z.B.
• Mehratomige Ionen, z.B.
![Page 46: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/46.jpg)
Ionische Verbindungen
• Bilden im festen Zustand Kristalle
• Ladungen müssen sich aufheben
• z.B. Na+, Cl-
![Page 47: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/47.jpg)
Andere Atomaggregate
• Netzwerke (z.B. Diamant: “ein Riesenmolekül”)
![Page 48: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/48.jpg)
Empirische Formeln
• Gibt nur das einfachste Zahlenverhältnis der Atome an.
• z.B. bei Wasserstoffperoxid HO
• Lässt sich durch chemische Analyse ermitteln
• Um die Molekularformel zu ermitteln sind zusätzliche Daten notwendig
• Bei manchen Stoffen sind empirische Formel und Molekularformel identisch, z.B.: H2O, CO2, NH3
![Page 49: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/49.jpg)
Das Mol
• Ein Mol ist eine Menge von Teilchen (Atomen, Molekülen) die, die in der relativen Atom- ode Molekülmasse in Gramm enthalten ist
• z.B. Menge von Wassertoffatomen in 1 g Wasserstoff oder Menge von Fluoratomen in 19 g Fluor.
• Ein Mol enthält immer die selbe Anzahl, NA an Teilchen.
• NA wird als Avogadro-Zahl bezeichnet.
• NA=6.02214 1023 mol-1
![Page 50: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/50.jpg)
Beispiel
![Page 51: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/51.jpg)
Prozentuale Zusammensetzung• Berechnung des prozentualen Massenanteils
aus der chemischen Formel
![Page 52: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/52.jpg)
Ermittlung chemischer Formeln
• Mit Hilfe der analytischen Chemie lassen sich die prozentualen Massenanteile der Elemente in einer Verbindung bestimmen.
• Daraus kann die (empirische) Formel bestimmt werden
![Page 53: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/53.jpg)
Bsp
![Page 54: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/54.jpg)
Übungsbeispiele
![Page 56: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/56.jpg)
Übersicht
• Reaktionsgleichungen
• Energieumsatz
• Elektronenstruktur
![Page 57: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/57.jpg)
Reaktionsgleichungen
![Page 58: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/58.jpg)
Inhalt Reaktionsgleichungen
• Chemische Reaktionsgleichungen
• Begrenzende Reaktanden
• Ausbeute bei chemischen Reaktionen
• Konzentration von Lösungen
![Page 59: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/59.jpg)
Chemische Reaktionsgleichungen
• Beschreibt den Ablauf einer chemischen Rekation.
• Links Reaktanden, rechts Produkte
• Anzahl Mol aller Elemente muss links und rechts gleich sein (ausgeglichen)
![Page 60: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/60.jpg)
Formulierung einer Reaktionsgleichung
• Reaktanden und Produkte links und rechts anschreiben.
• Ggf. Aggregatzustand (g), (l), (s), (aq) bezeichnen.
• Gleichung ausgleichen (Molenzahl der Elemente links und rechts muss gleich sein)
![Page 61: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/61.jpg)
Bsp
![Page 62: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/62.jpg)
Verbrennungsprozesse
• Verbindung mit Sauerstoff (O2)
• Bei einer vollständigen Verbrennung entstehen typischerweise folgende Produkte:
![Page 63: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/63.jpg)
Bsp
![Page 64: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/64.jpg)
Begrenzende Reaktanden
• Oft entsprechen die zur Verfügung stehenden relativen Mengen nicht den Mengenverhältnissen, die lt. Reaktionsgleichung notwendig ist.
• Dann ist ein Reaktand der begrenzende.
• Verfügbare Stoffmenge durch zugehörigen Koeffizienten in der Reaktionsgleichung teilen. Der kleinste Wert zeigt den begrenzenden Reaktanden.
![Page 65: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/65.jpg)
Bsp
![Page 66: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/66.jpg)
Ausbeute
• Viele Reaktionen laufen nicht vollständig ab.
• Man erhält nur einen Teil der theoretisch möglichen Produkte.
• Die theoretische Ausbeute ist durch die Reaktionsgleichung gegeben.
• Die prozentuale Ausbeute ist das Verhältnis zwischen tatsächlicher und relativer Ausbeute in Prozent.
![Page 67: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/67.jpg)
Konzentration von Lösungen
• Viele chemische Reaktionen laufen in Lösung ab (z.B. Elektrochemie - Batterien)
• Von besonderer Bedeutung ist dabei die Stoffmengen Konzentration, c, in mol/L
![Page 68: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/68.jpg)
Übungsbeispiele
![Page 69: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/69.jpg)
Energieumsatz chemischer Reaktionen
![Page 70: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/70.jpg)
Inhalt Energieumsatz
• Energiemaße
• Temperatur und Wärme
• Kalorimetrie
• Reaktionsenergie & Reaktionsenthalpie
• Satz von Hess
• Bildungsenthalpie
• Bindungsenergie
![Page 71: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/71.jpg)
Energiemaße
Reibungsfrei
F = m · a
W1�2 =
Z 2
1F · ds
Ekin =1
2m|v|2
Einheit Joule: 1J = 1 Nm
Energie kann weder vernichtet noch erzeugt sondern nur in verschiedene Formen umgewandelt werden (1. Hauptsatz der
Thermodynamik).
![Page 72: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/72.jpg)
Arbeit, Wärme & Temperatur
• Arbeit kann in Wärme umgewandelt werden (z.B. Bremsen),
• Wärme ist eine Form von Energie eines Körpers,
• Ihre Menge in J entspricht der Arbeit, die notwendig wäre um die entsprechende Wärmemenge zu erzeugen,
• Temperatur ist ein Maß dafür in welche Richtung Wärme fließt (von hoch nach niedrig).
![Page 73: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/73.jpg)
Temperatur und Wärme
• Die Einheiten der Temperatur sind Kelvin (K) und Grad Celsius (℃).
• T in Kelvin = T in Celsius + 273.15.
• Die Spezifische Wärme, c, einer Substanz ist jene Wärmemenge, die notwendig ist, um 1 kg der Substanz um 1 ℃ zu erwärmen (kann mit der Temperatur variieren).
• Bei Wasser zwischen 14.5 ℃ und 15.5 ℃: c=4.184 J/kg/K
![Page 74: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/74.jpg)
Kalorimetrie• Ein Kalorimeter dient der Messung
von Wärmemengen,
• Probenmenge sorgfältig abwiegen,
• Wird in Bombe mittels Zündfunken zur Reaktion gebracht,
• Anfangstemperatur: T1, Endtemperatur: T2.
Ctot = CH2O + Ccal
Q = Ctot · (T2 � T1)
![Page 75: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/75.jpg)
Bsp
![Page 76: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/76.jpg)
Reaktionsenthalpie• Die meisten Reaktionen finden
nicht in abgeschlossenen Behältern statt.
• Wenn sich das Volumen ändert (z.B. Gase entstehen) wird mechanische Arbeit geleistet.
• Dadurch ist die entstehende Wärme nicht gleich der Reaktionsenergie
F = A · p
W1�2 =
Z 2
1p ·A · ds
=
Z 2
1pdV
= p�Vp=const.:
![Page 77: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/77.jpg)
Bsp. Enthalpie
![Page 78: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/78.jpg)
Reaktionsenthalpie
• Unterschied des Wärmeinhalts in einer Reaktion.
• Wird bei Standardbedingungen angegeben (25 ℃, 101.3 kPa)
• Endotherm: Reaktion nimmt Wärme auf, ∆H>0
• Exotherm: Rekation gibt Wärme ab, ∆H<0
![Page 79: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/79.jpg)
Bsp.
![Page 80: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/80.jpg)
Weitere Reaktionen
![Page 81: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/81.jpg)
Satz von Hess
Gesetz der konstanten Wärmesummen
Die Reaktsionenthalpie ist konstant, unabhängig über
welche und wieviele Zwischenstufen sie verläuft.
![Page 82: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/82.jpg)
Bsp. Hess
![Page 83: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/83.jpg)
Bildungsenthalpien
• Standard Bilungsenthalpien: ∆H zur Bildung von 1 mol reiner Substanz aus derm stabilsten Form der reinen Elementen unter Standard Bedingungen (25 ℃, 101.3 kPa). Symbol: ∆Hf0
• Berechnung der Reaktionsenergie aus den Bilungsenthalpien:
�H0 =X
Produkte
�H0
f �X
Reaktanden
�H0
f
![Page 84: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/84.jpg)
Standard Bildungsenthalpien
![Page 85: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/85.jpg)
Bsp. Reaktionsenthalpie
![Page 86: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/86.jpg)
Übungsbeispiele
![Page 87: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/87.jpg)
Elektronenstruktur
![Page 88: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/88.jpg)
Inhalt Elektronenstruktur
• Elektromagnetische Strahlung
• Atomspektren
• Ordnungszahl und das Periodensystem
• Wellenmechanik/Quantenmechanik
• Einteilung der Elemente
![Page 89: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/89.jpg)
Elektromagnetische Strahlung
• z.B. Radiowellen, Infrarot, Licht, Röntgenstrahlung und -Strahlung
• Charakterisierung:
�
![Page 90: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/90.jpg)
Wellen und Quanten
• Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz:
• Energie von EM-Strahlung tritt nur in Portionen (Quanten) von einer bestimmten Grösse auf:
• Ein Lichtquant heisst Photon
c = � · ⌫
E = h · ⌫
h = 6.62608 · 10�34 Js
![Page 91: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/91.jpg)
Bsp
![Page 92: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/92.jpg)
Atomspektren
• Licht von erhitzten Gasen durch Prisma
Balmer fand folgende Frequenzen
![Page 93: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/93.jpg)
Bohr Atommodell
![Page 94: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/94.jpg)
Bohr Atommodell
![Page 95: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/95.jpg)
Ordungszahl & Periodensystem
• Chemisch ähnliches Verhalten verschiedener Elemente (z.B. Ca, Sr, Ba oder Li, Na, K)
• Meyer und Mendelejew (1869): Ordnet man Elemente nach zunehmender Atommasse treten Ähnlichkeiten periodisch auf.
• Es ergaben sich Löcher, aus denen neue Elemente und deren Eigenschaften vorhergesagt werden konnten (Sc, Ga, Ge).
• Edelgase zunächst nicht vorhergesehen (He, Ne, Ar)
• Schönheitsfehler, Atommasse Ar-Ka, Co-Ni, Te-I
• Ordnungszahl konnte durch Moseley anhand von Röntegnspektren bestimmt werden - Identifikation mit Z.
![Page 96: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/96.jpg)
Periodensystem nach Mendelejew
![Page 97: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/97.jpg)
Periodensystem modern
![Page 98: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/98.jpg)
Wellenmechanik
• Licht: Welle und Teilchen.
• Analog: Teilchen (Elektronen) Teilchen und Welle
• de Broglie Wellenlänge: � =h
mv
![Page 99: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/99.jpg)
Bsp. de Broglie Wellenlänge
![Page 100: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/100.jpg)
Heisenberg Unschärferelation
• Es ist unmöglich den Ort und den Impuls eines Teilchens gleichzeitig genau zu bestimmen.
�x ·�(mv) � h
4⇡
![Page 101: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/101.jpg)
Elektron im Kasten
• Elektron, dass in einem 1D Kasten hin und herfliegt kann wie eine stehende Welle behandelt werden.
• Amplitude der Wellenfunktion:
• Ladungsdichte: proportional zu
2
![Page 102: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/102.jpg)
Elektron in 3D Kasten
• Für eine stehende Welle muss die halbe Wellenlänge ein ganzahliger Bruchteil der Kantenlänge des Kastens sein
• In einem 3D Kaste gilt das in 3 Richtungen.
• Man benötigt daher 3 ganze Zahlen, n, l, m um diese Welle zu beschreiben (Quantenzahlen).
• Analoges gilt für eine Welle in einer Hohlkugel.
![Page 103: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/103.jpg)
Schrödinger Gleichgung
• Eine partielle Differentialgleichung für die Wellenfunktion
• Lösungen für Elektronen um positive Atomkerne: stehende Wellen, die jeweils einem Definierten Energiezustand entsprechen: Orbitale
![Page 104: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/104.jpg)
Quantenzahlen
• Orbitale in einem Atom werden durch die Hauptquantenzahl, n, und die Nebenquantenzahl, l, und die Magnetquantenzahl, m, charakterisiert.
• n bezeichnet die “Schale”, l die Unterschale
• Jede Unterschale hat 2l+1 Orbitale
![Page 105: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/105.jpg)
Orbitale der erste 4 Schalen
![Page 106: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/106.jpg)
1s Orbital
![Page 107: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/107.jpg)
2p und 2s Orbital
![Page 108: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/108.jpg)
weitere Orbitale
![Page 109: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/109.jpg)
Zusammenfassung Orbitale
• s-Orbitale sind kugelförmig
• die 3 p-Orbitale sind energetisch gleich (entartet)
• die 5 d-Orbitale sind ebenfalls entartet
• Um ein Elektron eindeutig zu beschreiben ist zusätzlich die Spinmagnetquantenzahl notwendig. Kann nur 2 Werte annehmen
![Page 110: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/110.jpg)
Pauli-PrinzipElektronen in einem Atom dürfen nicht in allen 4
Quantezahlen übereinstimmen.
![Page 111: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/111.jpg)
Orbitalbesetzung & Hund-Regel
• Für die ersten 18 Elemente: werden folgende Orbitale zuerst besetzt: ansteigendes n.
• Innerhalb einer Schale steigendes l.
• Hund-Regel: maximale Multiplizität bei entarteten Orbitalen, d.h. zuerst alle Elektronen mit der selben Spinquantenzahl.
• Anzahl ungepaarte Elektronen bestimmen Magnetismus.
• Paramagnetische Substanzen: ungepaarte Elektronen liegen vor. Wird in Magnetfeld hineingezogen.
• Diamagnetische Substanzen: ungepaarte Elektronen liegen nicht vor. Wird von Magnetfeld abgestossen.
![Page 112: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/112.jpg)
Allgemeine Orbitalbesetzung
• Nach niedrigster Energie (Aufbauprinzip)
![Page 113: ETW Aufbaukurs Chemie Vorlesung 1: Einführungkr/rt/unterlagen/Chemie_Theorie.pdf · Literatur • C.E. Mortimer, U. Müller, Chemie - Das Basiswissen der Chemie, 8. Auflage, Thieme,](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040700/5d51617f88c99328468b6cc0/html5/thumbnails/113.jpg)
Halb- und vollbesetzte Unterschalen
• Halb und besonders voll besetzte Unterschalen sind besonder stabil