Organische Chemie

  1. Orbitalmodell
    Grundlagen der Kohlenstoffchemie > Orbitalmodell
    Orbitalmodell
    ... Molmassen von mehren 1.000 $\frac{g}{mol}$, wie beispielsweise „PFNS10“, ein Molekül aus 430 Atomen mit einer Molmasse von insgesamt 6.910 $\frac{g}{mol}$! Mit Wellencharakter meint man hier übrigens u.a. das Zeigen von Interferenz: 2 Moleküle lösen sich in nichts auf (destruktive Interferenz), wenn sie sich mit einer halben Wellenlänge überlagern, und erscheinen dafür umso häufiger, wo sie sich mit einem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge treffen (konstruktive Interferenz). So ...
  2. Hybridorbitale
    Grundlagen der Kohlenstoffchemie > Hybridorbitale
    Hybridorbitale
    ... Dreieck. Wir finden diesen Bindungstyp beispielsweise im Ethen an seinen beiden Kohlenstoffatomen: Ethen als Ball-and-Stick-Modell Man spricht bei der Doppelbindung C=C auch von je einer σ-Bindung und einer π-Bindung. „Sigma“ bzw. „Pi“ sind die griechischen Buchstaben „s“ und „p“. Die obige Ball-and-Stick-Darstellung ist lediglich ein Modell, das tatsächliche Molekülorbital besitzt eine etwas komplexere Form, die folgende Abbildung zeigen soll: Ladungsverteilung ...
  3. Nomenklatur nach IUPAC
    Nomenklatur nach IUPAC
    Nomenklatur nach IUPAC
    ... in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt. Beispiel: 1.Es handelt sich um einen gesättigten Kohlenwasserstoff, ein Alkan $\rightarrow$ Endsilbe –an 2.Längste Kette finden Die längste Kette besteht aus 6 Kohlenstoffatomen; gemäß den Vorgaben für die Benennung gilt (1)Meth (2)Eth (3)Prop (4)But (5)Pent (6)Hex (7)Hept (8)Oct (9)Non (10)Dek (11)Undek (12)Dodek (13)Tridek (14)Tetradek (15)Pentadek (16)Hexadek (17)Heptadek (18)Octadek (19)Nonadek (20)Eikos Es ...
  4. Alkane
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkane
    Alkane
    ... theoretisch möglich und auch bekannt. Beispiel: n-Butan = unverzweigt iso-Butan = verzweigt Summenformel: Summenformel: C4H10 (identisch!)
  5. Typen von Kohlenstoffatomen
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Typen von Kohlenstoffatomen
    Typen von Kohlenstoffatomen
    ... C-Atomen. Schauen wir uns dies an einem Beispielmolekül an:     2,2,3-Trimethylpentan: 5 primäre und je ein sekundäres, tertiäres und quartäres Kohlenstoffatom  
  6. Wichtige Reaktionstypen der Alkane: radikalische Substitution
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Wichtige Reaktionstypen der Alkane: radikalische Substitution
    Wichtige Reaktionstypen der Alkane: radikalische Substitution
    ... kann auf verschiedene Weise katalysiert werden, beispielsweise mithilfe von gebildeten elektronenaffinen Radikalen. Der bekannteste Versuch ist die Gewinnung von Halogenalkanen durch radikalische Substitution (Halogenierung), hierbei wird ein Proton durch ein Halogenatom, wie Chlor, ausgetauscht. Substitution = Austausch von Atomen oder Atomgruppen durch andere. Bei der vorgestellten SR wird die Substitution mithilfe von Radikalen vorangetrieben.   Reaktionsablauf der SR Die Reaktion verläuft ...
  7. Cycloalkane
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Cycloalkane
    Cycloalkane
    ... entsprechender C-C-C-Winkel, wie sie zum Beispiel im Cyclopropan (60°) und Androstanolon bestehen. Normal wäre für ein Alkan der Tetraederwinkel von 109,47°. ·      Pitzer-Spannung: Diese besteht aufgrund der Abstoßung der Atome untereinander und ist abhängig von deren räumlicher Anordnung; sie ist nicht auf Ringe beschränkt, dort aber besonders wichtig. Hervorgerufen wird sie durch Van-der-Waals-Kräfte ungenügend gestaffelter Substituenten benachbarter Kohlenstoffatome. ...
  8. Alkene
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkene
    Alkene
    ... Summenformel: CnH2n Ein Beispiel für ein weit verbreitetes Alken ist das Ethen, oft auch Ethylen genannt. Dies ist ein Pflanzenhormon, das unter anderem die Fruchtreife hervorruft, z.B. bei Bananen und Äpfeln, was man bei der künstlichen Begasung zur Reifeförderung ausnutzt. Ethen/Ethylen ist auch Ausgangstoff zur Herstellung von Polyethylen und hat Ethin in vielen Bereichen der Synthese verdrängt.     ${\rightarrow}$ identisch mit der der Cycloalkane, beispielsweise ...
  9. Typische Reaktionen: Elektrophile Addition
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Typische Reaktionen: Elektrophile Addition
    Typische Reaktionen: Elektrophile Addition
    Ein geläufiges Beispiel für die elektrophile Addition ist die Bromierung von Alkenen. Es werden zunächst Teilchen gebildet, welche einen Elektronenmangel aufweisen, also elektrophil sind. Diese müssen dafür (mindestens partiell: $\delta$+) positiv geladen sein und deshalb nach Elektronen bzw. elektronenreichen Atomen streben. Aus diesem Grund greifen sie gerne C=C-Doppelbindungen an, wie sie in Alkenen vorliegen. Reaktionsablauf: 1. Elektrophiler Angriff: Polarisierung und Partialladungsverschiebung Durch ...
  10. Eliminierungsreaktion E
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Eliminierungsreaktion E
    Eliminierungsreaktion E
    Erklärt am Beispiel der Alkensynthese Die Bildung von Alkenen kann über eine Eliminierungsreaktion erfolgen, sprich: das „Eliminieren“ von zwei Gruppen oder Atomen unter Bildung von Doppelbindungen. Für die Bildung von Alkenen werden als Ausgangsstoff substituierte Alkane, wie z.B. Halogenalkane, verwendet. Die Eliminierung (von lateinisch: eliminare = aus dem Hause treiben) ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe aus einem Molekül austritt, aber nicht durch ...
  11. Polyene
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Polyene
    Polyene
    ... Dien (2), Trien (3), Tetraen (4) usw. Am Beispiel des Pentadiens soll gezeigt werden, welche Sonderformen der Anordnung von Doppelbindungen man unterscheidet: Penta-1,4-dien, Penta-1,3-dien, Penta-1,2-dien (v.l.n.r.) Alle abgebildeten Moleküle besitzen nicht nur die gleiche Summenformel $C_5H_8$, sondernsind auch Pentadiene. Allerdings sind beim Penta-1,4-dien die an der Doppelbindung beteiligten C-Atome (sp²-Hybridisierung!) nicht benachbart, man spricht von isolierten Doppelbindungen. ...
  12. Mehrwertige Alkohole
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkohole > Mehrwertige Alkohole
    Mehrwertige Alkohole
    ... Alkoholen. Wertigkeit Beispiel Einwertig: 1 OH-Gruppe Ethanol Zweiwertig: 2 OH-Gruppen Ethandiol Dreiwertig: 3 OH-Gruppen Propantriol Mehrwertig: > 3 OH-Gruppen Pentaerythrit Die systematischen Namen werden gebildet, indem man zwischen die Bezeichnung des Grundkörpers und die Endsilbe –ol das entsprechende Präfix einfügt. x -OH Präfix 1 mono 2 di 3 tri 4 tetra 5 penta 6 hexa 7 hepta 8 octa 9 nona 10 deca Beispiel: 1. ...
  13. Eigenschaften der Alkanole
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    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkohole > Eigenschaften der Alkanole
    Eigenschaften der Alkanole
    ... zu Wasser und Kohlenstoffdioxid, wie hier im Beispiel die von 1-Propanol: 2 C3H7OH + 9 O2 → 6 CO2 + 8 H2O Eine Oxidation kann aber auch nur teilweise erfolgen, man spricht dann von partieller Oxidation. Über diese und andere chemische Reaktionen mehr im nächsten Abschnitt.
  14. Bildung von Alkanolen durch eine nucleophile Substitution
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkohole > Bildung von Alkanolen durch eine nucleophile Substitution
    Bildung von Alkanolen durch eine nucleophile Substitution
    ... aus Alkylhalogeniden dargestellt werden. Eine Beispielreaktion soll das verdeutlichen: Aus Ethylchlorid und einem Hydroxyd-Ion wird Ethanol und ein Chlorid-Ion Von entscheidender Bedeutung für die Geschwindigkeit und Vollständigkeit solcher Reaktionen ist die Art der Gruppe, die substituiert werden soll, die sog. Abgangsgruppe (seltener: „Fluchtgruppe“). Nachfolgend einige dieser Abgangsgruppen, geordnet nach aufsteigender „Fluchtneigung“: R-NH2 < R-OH < R-F < R-NO3 ...
  15. Oxidationszahlen
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkohole > Oxidationszahlen
    Oxidationszahlen
    ... folgendem Schema, welches zugleich an einem Beispiel erläutert werden soll: a)Man bestimme die Zahl der Valenzelektronen aller Atome im Grundzustand. Im Beispielmolekül Methanol „bringt“ Kohlenstoff 4, Sauerstoff 6 und Wasserstoff 1 Elektron mit: b)Nun wird an jeder Bindung für jedes Elektronenpaar entschieden: Wer ist das elektronegativere Element? Wer „gewinnt“, also den höheren EN-Wert besitzt, bekommt beide Elektronen der Bindung, im Normalfall also zwei, im Falle einer ...
  16. Partielle Oxidation von Alkoholen
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Alkohole > Partielle Oxidation von Alkoholen
    Partielle Oxidation von Alkoholen
    ... Chinon/Hydrochinon-Redoxsystem: Ein klassisches Beispiel für Reduktion und Oxidation in der Organik Alkanole lassen sich zu neuen Verbindungen oxidieren. Nach Anzahl der dem Kohlenstoffatom, an dem die –OH-Gruppe gebunden ist, benachbarten Kohlenstoffatome unterscheidet man, wie wir inzwischen wissen: A.primäre Alkohole (0–1 „Nachbarn“), sie lassen sich in zwei Stufen oxidieren: I.Vom Alkohol zum Aldehyd: Dabei wird formal Wasserstoff eliminiert, was man auch als Dehydrierung oder ...
  17. Synthese von Ethern
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Ether > Synthese von Ethern
    Synthese von Ethern
    ... der Ether der beiden Alkylreste Ein Beispiel der Williamson-Synthese: Ethanolat und 2-Brom-Propan reagieren zum Ethyl-Isopropylether Besonders geeignet zur Synthese asymmetrischer Ether, da beide Alkylreste in Form verschiedener Reagenzien eingesetzt werden. ·Säurekatalysierte Kondensation von Alkoholen: Durch Protonen katalysiert, reagieren zwei Moleküle eines Alkanols unter Wasserabspaltung zum Ether. Zunächst wird ein Sauerstoffatom eines Alkanols protoniert: Elektrophiler ...
  18. Ketone
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone > Ketone
    Ketone
    ... Ketosen wie Fructose, siehe dort.      Beispiel: Propanon, auch als (das!) Aceton (Trivialname) bekannt, ist bei Normalbedingungen eine farblose, aromatisch riechende Flüssigkeit, die bei 56 °C siedet und sehr entzündlich ist. Aceton Es ist in der chemischen Industrie sowohl äußerst wichtiges Lösungsmittel als auch Ausgangsstoff für chemische Synthesen, was es zum bedeutendsten Keton der Chemie macht. Im Alltag nutzt man vorwiegend seine Lösungseigenschaften, so ist es der ...
  19. Keto-Enol-Tautomerie
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone > Reaktionen von Aldehyden und Ketonen > Keto-Enol-Tautomerie
    Keto-Enol-Tautomerie
    ... exakte Mechanismus dieser Umlagerung soll am Beispiel des Acetons aufgezeigt werden: Vom Keton … $\downarrow \uparrow$ $\downarrow \uparrow$ $\downarrow \uparrow$ $\downarrow \uparrow$ … bis zum Enol … und wieder zurück!  Auch als Animation erhältlich:  
  20. Halbacetalbildung
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone > Reaktionen von Aldehyden und Ketonen > Halbacetalbildung
    Halbacetalbildung
    ... aus Aldehyd und Alkanol   Als ein konkretes Beispiel sei die Reaktion von Ethanol mit Ethanal dargestellt:   Ethanal und Ethanol im Gleichgewicht mit 1-Ethoxy-Ethanol  
  21. Mehrwertige Carbonsäuren
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Carbonsäuren > Mehrwertige Carbonsäuren
    Mehrwertige Carbonsäuren
    ... Carbonsäuren bezeichnet. Sie lassen sich beispielsweise durch die Oxidation zweiwertiger (primärer!) Alkohole herstellen. Aber auch in der Natur kommen viele von ihnen vor, hier eine kleine Sammlung der unteren Glieder der homolgen Reihe der Dicarbonsäuren. Zunächst die einfachste, die Oxalsäure, Oxalsäure welche den systematischen Namen Ethandisäure trägt – sie besteht eigentlich nur aus zwei aneinandergebunden Carboxygruppen. Entsprechend polar ist ihr Lösungsverhalten, ...
  22. Hydroxycarbonsäuren
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Carbonsäuren > Carbonsäurederivate > Hydroxycarbonsäuren
    Hydroxycarbonsäuren
    ... an der Kohlenstoffkette auszeichnen. Ein Beispiel ist die Milchsäure (2-Hydroxypropansäure, E 270), welche bei der Fermentation verschiedener Stoffe oder auch im Muskel durch den anaeroben Stoffwechsel gebildet wird. Daher bietet der Laktatwert sowohl eine Auskunft über die aktuelle Leistungsfähigkeit eines Sportlers als auch die Möglichkeit zu gezielter Trainingssteuerung beim Ausdauertraining. Milchsäure   Laktat ist der Name ihrer Salze bzw. ihres Anions-in der Biochemie ist ...
  23. Aminosäuren
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Carbonsäuren > Carbonsäurederivate > Aminosäuren
    Aminosäuren
    ... sich die Aminogruppe befindet. Dazu drei Beispiele bekannter Aminosäuren:   Einige $\alpha$-, $\beta$-  und $\gamma$-Aminosäuren Die meisten in der Natur vorkommenden Aminosäuren sind $\alpha$-Aminocarbonsäuren. Zusätzlich existieren die meisten Aminosäuren noch als Stereoisomere, also in ≥2 Anordnungen, in denen alle Atome die gleichen Nachbaratome besitzen (also keine Konstitutionsisomere), deren räumliche Anordnung sich aber unterscheidet. Die meisten in der Natur vorkommenden ...
  24. Ester: Bildung und Spaltung
    Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen > Ester: Bildung und Spaltung
    Ester: Bildung und Spaltung
    ... Carboxygruppen der Carbonsäuren. So kommt es beispielsweise unter Wasserabspaltung zur Kopplung von Alkoholen und Säuren. Bei dieser Kondensationsreaktion entstehen neue Verbindungen, die Ester genannt werden. Ihr charakteristisches Element ist die Esterbindung. Aus Essigsäure (Ethansäure) und Ethanol entsteht in einer Kondensationsreaktion Ethansäureethylester. Schauen wir uns die Esterbildung erneut in einem Lernvideo an: Das Video wird geladen ... Diese Reaktion ist eine ausgesprochene ...
  25. Derivate des Benzols
    Aromaten – Aromatische Kohlenwasserstoffe > Benzol: Eigenschaften und aromatische Struktur > Derivate des Benzols
    Derivate des Benzols
    ...   Benzolsulfonsäure und Nitrobenzol sind Beispiele für Produkte einer elektrophilen Substitutionsreaktion am Benzolring. links: Nitrobenzol, rechts: Benzolsulfonsäure   Die Elektrophile dabei sind NO2+ bzw. SO3. Es gibt unzählige weitere Derivate:   Von links nach rechts: Phenol, Benzaldehyd und Toluol Alle sind Derivate des Benzols, die Substituenten verändern aber die Eigenschaften dieser Aromaten. Beispielsweise ist Phenol hochgradig toxisch (bereits ca. 1 g oral aufgenommen ...
  26. Mesomerie = mesomere Grenzstrukturen
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    Aromaten – Aromatische Kohlenwasserstoffe > Mesomerie = mesomere Grenzstrukturen
    Mesomerie = mesomere Grenzstrukturen
    ... den realen Bindungszuständen eines Moleküls Beispiel: Mesomere Grenzstrukturen des Ethanals: Die π-Elektronen „schwingen“ zwischen der C=O-Bindung und dem Sauerstoffatom. Bei verschiedenen Reaktionen sollten gerade mesomere Grenzstrukturen betrachtet werden, so können verschiedene Mechanismen leichter erklärt werden. Induktive Effekte Die induktiven Effekte wurden bereits in einem eigenen Kapitel besprochen, wiederholen wir sie kurz: a)„+I“ = positiver induktiver Effekt: EinAtomoder ...
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Anorganische Chemie

  1. Elektrolyse
    Donator-Akzeptor > Redox-Reaktionen-Konzept > Elektrolyse
    Elektrolyse
    ... bei denen eine Reaktion erzwungen wird, beispielsweise durch das Anlegen einer Spannung. Aufbau einer Elektrolyse-Zelle •       Aufbau: Zwei Elektroden in einer leitfähigen Flüssigkeit, einem Elektrolyt •       Elektroden: Graphit, Platin, Palladium •       Umkehrung des galvanischen Elements = erzwungene Redoxreaktion •       Äußere Stromquelle wird angelegt, OPA = Oxidation, Pluspol, Anode Prinzip Die Spannungsquelle bewirkt einen Elektronenmangel ...
  2. Energiequellen der Elektrochemie
    Donator-Akzeptor > Redox-Reaktionen-Konzept > Energiequellen der Elektrochemie
    Energiequellen der Elektrochemie
    ... in elektrische Energie transformiert. Beispiel: Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle Energiewandler, Energie zur Strombildung wird chemisch gebunden mit der Brennstoffzelle geliefert typischer Aufbau mit zwei Elektroden und einer dünnen Membran Prinzip: Brennstoff: Wasserstoff Wasserstoff wird an der Anode katalytisch oxidiert, Elektronenabgabe + Bildung von Protonen Elektronen wandern über Ionen-Austausch-Membran zur Kammer des Sauerstoffes, dem Oxidationsmittel Elektronen ...
  3. Säure-Base-Konzept
    Donator-Akzeptor > Säure-Base-Konzept
    ... Die Säure gibt ihr Proton an eine Base ab... Beispiel:           Essigsäure:  CH3COOH = CH3COO- + H+ Ammoniak:  NH3 = NH4+ + H +   PROTOLYSE Säure 1            +        Base 2      =        Base 1           +      Säure 2 CH3COOH         + NH3      =         CH3COO-         + NH4+
  4. pH-Konzept
    Donator-Akzeptor > Säure-Base-Konzept > pH-Konzept
    pH-Konzept
    ... 14 - (1/2 pKB-log(C(B))) = pH Beispielwerte Stoff Werte Salzsäure pKS = -6, sehr starke Säure, pH = 1 Essigsäure pKS = 4,75, schwache Säure Salpetersäure pKS = -1,32 , sehr starke Säure Schwefelsäure pKS = 2, starke Säure Fluorsäure pKS = 3,14  Starke Säure Ammoniak pKB = 4,24,  Säure: Ammonium, pKS = 9,25, starke Base Natronlauge pH = 14, sehr starke ...
  5. Titrationsverfahren
    Donator-Akzeptor > Säure-Base-Konzept > Titrationsverfahren
    Titrationsverfahren
    ... alkalischen Bereich. NP = 7 NP ≠ AP Beispielberechnung: Eine unbekannt konzentrierte HCl-Lösung mit dem Volumen von 20 ml wird mit einer 1M NaOH-Lösung titriert, es werden ca. 20,5 ml an NaOH hinzugegeben. c(HCl) = c(Natronlauge) * V(Natronlauge)/V(Salzsäure) = (1 mol/l  * 20,5 ml) : 20 ml = 1,025 mol/l Die Salzsäure hat eine Konzentration von ca. 1 mol/l.
  6. Protolyse einer Säure
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Säure-Base-Chemie > Protolyse von Säuren und Basen > Protolyse einer Säure
    Protolyse einer Säure
    ... (geliefert) werden können. In diesem Beispiel ist das Proton rot markiert (siehe Abbildung 1). Abbildung 1: Isolierte Darstellung der Dissoziation der Säure HA zu seinen Ionen Der Doppelpfeil in der Abbildung 1 weist darauf hin, dass es sich bei der Dissoziation um eine Gleichgewichtsreaktion handelt. Das bedeutet, dass wir in der Hinreaktion aus dem Edukt HA die Produkte, in dem Fall Ionen, H+ und A- erhalten. Jedoch bedeutet es gleichzeitig, dass sich in der Rückreaktion aus ...
  7. Konjugierte Säure-Base-Paare
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Säure-Base-Chemie > Konjugierte Säure-Base-Paare
    Konjugierte Säure-Base-Paare
    ... In Abbildung 4 ist dies an einem allgemeinen Beispiel erklärt. Man sieht in Abbildung 4 die Säure HA. Das rote „H“ symbolisiert das H, welches als Proton in der Hinreaktion abgegeben wird. Da es sich um eine wässrige Lösung einer Säure handelt, ist Wasser (H2O) das Lösungsmittel und zugleich die Base. Die Säure HA gibt wie nach der Definition von Brönsted ein Proton H+ ab. Es bleibt nur noch das Gegenion A- übrig. Das abgegebene Proton (H+) wird von der Base H2O aufgenommen. Dadurch ...
  8. Mehrprotonige Säuren
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Säure-Base-Chemie > Mehrprotonige Säuren
    Mehrprotonige Säuren
    ... können. In Abbildung 5 ist dies am Beispiel der Schwefelsäure gezeigt. Abbildung 5: Dissoziationsstufen der zweiprotonigen Säure H2SO4 (Schwefelsäure) Pro Dissoziationsstufe wird ein Proton von der Säure abgegeben. In der 1. Dissoziationsstufe entstehen aus der Schwefelsäure (H2SO4) in Wasser (H2O) Hydrogensulfat (HSO4-) und ein Oxoniumion (H3O+). Da jede Dissoziationsstufe ein chemisches Gleichgewicht darstellt, werden aus den gebildeten Ionen in der Rückreaktion wieder ...
  9. Neutralisation
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Säure-Base-Chemie > Neutralisation
    Neutralisation
    ... 13 ist der Vorgang der Neutralisation an diesem Beispiel dargestellt. Abbildung 13: Neutralisation einer Salzsäurelösung (HCl) mit Natriumhydroxid (NaOH) zu Wasser und Natriumchlorid (NaCl; Kochsalz) Merke: Bei einer Neutralisation gleicht man die Konzentrationen der Oxoniumionen und der Hydroxidionen aus. Dabei entstehen Wasser und ein Salz. Der pH-Wert liegt dann im neutralen bzw. im annähernd neutralen Bereich von 7.
  10. Puffer
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Säure-Base-Chemie > Puffer
    Puffer
    ... als Säure-Base-Puffer oder Puffersysteme. Ein Beispiel ist der Phosphatpuffer. Dieser puffert im neutralen Bereich und enthält das konjugierte Säure-Base-Paar Dihydrogenphosphation/Hydrogenphosphation: H2PO4-/HPO42-. Folgende Gleichgewichte überlagern sich in der Lösung: Abbildung 19: Überlagerte Gleichgewichte im Phosphatpuffer Gibt man zu dieser Pufferlösung eine Säure, so werden die darin enthaltenen Oxoniumionen (H3O+) durch die Base HPO42- abgefangen, indem sich daraus Säureteilchen ...
  11. Oxidation und Reduktion
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Redox-Chemie > Oxidation und Reduktion
    Oxidation und Reduktion
    ... ab. Schauen wir uns dazu ein einfaches Beispiel an: Unser Kochsalz heißt Natriumchlorid und hat die Summenformel NaCl. Die Reaktionsgleichung für NaCl ist in Abbildung 1 dargestellt. Abbildung 1: Darstellung von Natriumchlorid aus den Elementen Die Darstellung von Natriumchlorid aus den Elementen ist ein Redoxprozess. Das bedeutet an einer Stelle findet eine Oxidation und an einer anderen Stelle eine Reduktion statt. Jedoch lässt sich dies nicht auf Anhieb erkennen. Wir wissen, ...
  12. Oxidationszahlen/ Oxidationsstufen
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Redox-Chemie > Oxidationszahlen/ Oxidationsstufen
    Oxidationszahlen/ Oxidationsstufen
    ... 3: Erklärung der Oxidationszahlen am Beispiel von HCl Durch diese Vorgehensweise erhält das Chloratom in dieser Verbindung formal ein Elektron (e-) mehr, als es vorher hatte, und dem Wasserstoffatom fehlt ein Elektron (e-). Daher trägt das Wasserstoffatom die Oxidationszahl +I und das Chloratom die Oxidationszahl –I. Die Summe der Oxidationszahlen ergibt 0, da das HCl-Molekül nach außen ein neutrales Teilchen ist. Die Oxidationszahlen können als römische oder als arabische ...
  13. Aufstellen von Redoxgleichungen
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Redox-Chemie > Aufstellen von Redoxgleichungen
    Aufstellen von Redoxgleichungen
    ... den Prozess zu üben, fangen wir mit einer Beispielaufgabe an. Beispielaufgabe: Angesäuerte Kaliumiodid-Lösung wird mit Wasserstoffperoxid-Lösung versetzt. Es bildet sich Iod, das mit einer Stärke-Lösung nachgewiesen werden kann. Außerdem entsteht Wasser.   1. Schritt: Edukte, die an der Reaktion teilnehmen, und Produkte aus der Aufgabenstellung notieren. Abbildung 8: Edukte und Produkte aus der Beispielaufgabe 2. Schritt: Oxidationszahlen bestimmen nach den Regeln aus Tabelle ...
  14. Dis- und Komproportionierung
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Redox-Chemie > Dis- und Komproportionierung
    Dis- und Komproportionierung
    ... (siehe dazu Abb. 13). Abbildung 13: Beispiel für eine Disproportionierung Aus dem elementaren Chlor (Cl2) mit der Oxidationszahl 0 wird Natriumchlorid (NaCl) und Hypochlorit (NaClO). In NaCl trägt das Chloratom die Oxidationszahl –I und in Hypochlorit die Oxidationszahl +I. Eine Komproportionierung, auch Synproportionierung genannt, ist das Gegenteil der Disproportionierung. Dabei wird durch gleichzeitige Reduktion und Oxidation aus einer höheren und einer niedrigeren Oxidationsstufe ...
  15. Redoxreaktionen: Elektrochemie
    Donator-Akzeptor-Prinzip > Redox-Chemie > Redoxreaktionen: Elektrochemie
    Redoxreaktionen: Elektrochemie
    ... Anwendung einsteigen, schauen wir uns ein paar Beispiele für freiwillig ablaufende Redoxprozesse an. Das bekannteste Beispiel ist das Rosten von Eisen (siehe Abb. 15), das später ausführlich behandelt wird. Abbildung 15: Rost an einer Eisenstange Einer der beliebtesten Versuche in der Schule ist der Eisennagel in einer Kupfersulfat-Lösung (CuSO4) (siehe dazu Abb. 16). Abbildung 16: Eisennagel in Kupfersulfat-Lösung Eine wässrige Kupfersulfat-Lösung (Cu2+, SO42-) hat eine durchsichtig ...
  16. Elemente und Atomaufbau
    Stoffe und Stoffeigenschaften > Elemente und Atomaufbau
    Elemente und Atomaufbau
    ... jetzt fehlen nur noch die Elektronen. Als Beispiel nehmen wir das Element Sauerstoff (O). Es ist u.a aus 8 Elektronen aufgebaut, somit müssen 8 Elektronen in diesem Energiediagramm verteilt werden. Dies ist in Abb. 5 dargestellt. Dabei sind einige Regeln zu beachten. Abbildung 5: Acht verteilte Elektronen im Energieschema der Orbitale. Die Orbitale werden in der Reihenfolge zunehmender Orbitalenergie besetzt. Jedes Orbital kann nur 2 Elektronen mit unterschiedlichem Spin aufnehmen. ...
  17. Lewis-Schreibweise
    Bindungsarten > Lewis-Schreibweise
    Lewis-Schreibweise
    ... der Elemente. Nehmen wir Sauerstoff (O) als Beispiel. Sauerstoff steht in der 6. Hauptgruppe und hat somit 6 Elektronen in der Valenzschale. Man verteilt erst jeweils ein Elektron (grüne Punkte) an jede Kante um das Elementsymbol herum. Danach paart man die Elektronen nach und nach, beachtet dabei aber die Anzahl der Elektronen, die einem zur Verfügung stehen. Die sich ergebenden Elektronenpaare werden als freie Elektronenpaare bezeichnet, da sie zur Bindungsbildung nichts beitragen. In diesem ...
  18. Ionenbindung
    Bindungsarten > Starke Bindungen > Ionenbindung
    Ionenbindung
    ... Elektronegativitätsdifferenz (ΔEN).  Als Beispiel nehmen wir Natrium (Na) und Chlor (Cl) (siehe dazu Abb. 2). Abbildung 2: Darstellung von Natriumchlorid (NaCl) aus den Elementen Wir wissen aus dem Kapitel „Periodensystem“, dass Natrium zu den Alkalimetallen gehört und sehr reaktiv ist. Alkalimetalle wollen ihr einziges Elektron auf der Außenschale abgeben und dadurch die Edelgaskonfiguration erreichen. Chlor (Cl) gehört zu den Halogenen und hat somit 7 Elektronen auf der Valenzschale. ...
  19. Koordinative Bindung
    Bindungsarten > Starke Bindungen > Koordinative Bindung
    Koordinative Bindung
    ... Abb. 7 ist der Hexaaminchrom(III)-Komplex als Beispiel dargestellt. Dieser Komplex besteht aus einem Chromion (Cr3+) als Zentralion und sechs Ammoniakmolekülen (NH3) als Liganden. Abbildung 7: Hexaaminchrom(III)-Komplex: vereinfachte Darstellung der besetzten Orbitale Alle bindenden Elektronenpaare stammen von den Ammoniakmolekülen. Das Zentralion, hier Cr3+, stellt nur die freien Orbitale zur Verfügung. In Abb. 7 wurde die energetische Lage der Orbitale vernachlässigt.
  20. Wasserstoffbrückenbindungen
    Bindungsarten > Schwache Bindungen > Wasserstoffbrückenbindungen
    Wasserstoffbrückenbindungen
    ... anderen Molekül. Schauen wir uns dazu das Beispiel in Abb. 9 an. Die Wasserstoffbrückenbindungen sind als gestrichelte Linien dargestellt. Abbildung 9: Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen Ohne diese Wechselwirkung unter den Wassermolekülen gäbe es die bekannte Oberflächenspannung nicht. Auch sind diese Wechselwirkungen wichtig zur Ausbildung der Tertiärstruktur von Makromolekülen wie z.B. DNA und Proteinen. Fluor (F), Stickstoff (N), Chlor (Cl) etc. können ...
  21. Fällungsreaktionen
    Fällungsreaktionen
    Fällungsreaktionen
    ... (KL) bestimmt. Schauen wir uns dazu das Beispiel Bariumsulfat (BaSO4) in Wasser (H2O) an (Abb. 1). Abbildung 1: Bariumsulfat (BaSO4) in Wasser (H2O) Wasser ist das Lösungsmittel und Bariumsulfat wird als Feststoff dazugegeben. Zu Beginn erkennt man, dass sich das Salz in Wasser löst. Bariumsulfat dissoziiert zu Barium- und Sulfat-Ionen (Ba2+; SO42-). Nach sehr kurzer Zeit stellt man jedoch fest, dass sich ein Bodenkörper bildet. Der zugegebene Feststoff löst sich nicht mehr in ...
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Physikalische Chemie

  1. Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik
    Chemische Thermodynamik > Zustandsgrößen und ihre Regeln > Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik
    ... aller  Eduktentropien})$ Beispiel zur Berechnung: $H_2$ + $½O_2 \rightarrow H_2O$ ${\color{Green}131} \dfrac{J}{mol · K} + ½{\color{Green}205}  \dfrac{J}{mol · K} \rightarrow {\color{Red}70}  \dfrac{J}{mol · K}$ $\Rightarrow{\color{Red}70}  \dfrac{J}{mol · K} - ({\color{Green}131} \dfrac{J}{mol · K} + ½·{\color{Green}205}  \dfrac{J}{mol · K})$ $= -163,5 \dfrac{J}{mol · K}$ $\rightarrow$ Negativer Entropiewert, Reaktion läuft nicht spontan ab
  2. Homogene und heterogene Katalyse
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    Homogene und heterogene Katalyse
    ... jedoch verschiedene Phasen. Ein klassisches Beispiel ist der Abgaskatalysator, wie man ihn heute nahezu in jedem Benzin-Kraftfahrzeug findet. In ihm katalysieren fein verteiltes Platin und Rhodium, die sich in einem porösen Festkörper befinden, verschiedene Reaktionen in der Gasphase, darunter u.a. die Reaktion der beiden gesundheits- bzw. umweltschädlichen Gase Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffmonoxid zu unschädlichem Stickstoff und Kohlenstoffdioxid:   ${2 NO  +  2 CO \begin{align*}\xrightarrow{Katalysator}\\ ...
  3. Kompetitive Hemmung
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    Kompetitive Hemmung
    ... Bindevermögen zum aktiven Zentrum ab. Beispiel:Die Alkohol-Dehydrogenase (ADH) baut Ethanol ab, es entsteht Pyruvat, das nun im Stoffwechsel z.B. zur Energiegewinnung verwendet werden kann. Andere Alkohole wie z.B. Methanol binden ebenso an die ADH. Methanol wird von ihr in Formaldehyd und weiter zu Ameisensäure umgewandelt, was zu Vergiftungen im Körper führt. Der kompetitive Hemmstoff Methanol wird durch Gabe von Ethanol (dem eigentlichen Substrat) verdrängt, die Vergiftung verhindert. ...
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