Vermischte Notizen zur Chemie

Vermischte Notizen.

Analyse der Materie

Lösemittel (LM) sind alle Flüssigkeiten die Stoffe lösen mit Ausnahme von Wasser.

Zerlegung homogener Systeme

Destillation macht sich unterschiedliche Dampfdrücke zunutze.

Eine fraktionierte Destillation wird z. B. beim Erdöl angewendet.

Ein Beispiel für Kristallisation ist NaCl in H2O.

Fraktionierte Kristallisation, kommt z. B. bei einer Mischung aus KCl und NaCl in H2O zum Einsatz. KCl kristallisiert bei gesättigter Lösung eher aus.

Kondensation, beispielsweise O2/N2.

Extraktion: Trennung fester Stoffe mittels Lösungsmitteln>.

Elution/Eluate: Trennung fester Stoffe mittels Wasser.

Adsorption, beispielsweise an Aktivkohle oder Tonen: Anlagerung. Im gegensatz dazu: Absorption ist immer mit einer Umwandlung (chemischer Reaktion) verbunden.

Ionentauscher: Am Kationentauscher wird ein am Tauscher-Rest gebundenes H+-Ion z. b. gegen ein Na+-Ion getauscht. Am Anionentauscher wird eine am Tauscher-Rest gebundene OH--Gruppe z. b. gegen ein Cl--Ion getauscht.

Trennung heterogener Systeme

Über die Teilchengrösse wirken die folgenden 4 Verfahren:

  • Sieben: Trennung fester Stoffe
  • Dekantieren: Feststoffe in Flüssigkeiten absetzen lassen
  • Filtration: Trennung fester und flüssiger Stoffe
  • Elektrofiltration: Trennung fester Teilchen von einem Gas, zuerst von Cottrell beschrieben

Sedimentation: trennung fester und flüssiger Stoffe aufgrund der unterschiedlichen Dichte. Beispiel: Sand und Sägemehl in Wasser.

Schlämmanalyse: Gold/Stein

Windsichten: Die Spreu vom Weizen trennen.

Beim Zentrifugieren findet eine Trennung von Flüssigkeiten statt.

Flotation: Luft wird in Flüssigkeiten eingeblasen, Bläschen lagern sich an Partikeln an und die Partikel schwimmen auf.

BSB biochemischer Sauerstoffbedarf

Identifizierung reiner Phasen

Reine Phasen können identifiziert werden über:

  • Siedepunkte/Schmelzpunkte
  • Dichte
  • Farbe
  • elektrische Leitfähigkeit
  • kristallographische Daten

Härte

Die Härte eines Stoffes beschreibt den Widerstand gegen Eindringen eines Gegenstandes.

Härte des Wassers dagegen beschreibt den Gehalt an Verbindungen der zweiten Hauptgruppe.

Die Mohssche Härteskala beschreibt die Ritzhärte:

  • Härte 1: Talkum/Speckstein
  • Härte 2: Gips
  • Härte 3: Calcit
  • Härte 4: Flussspat/Fluorit
  • Härte 5: Apatit
  • Härte 6: Feldspat
  • Härte 7: Quarz
  • Härte 8: Topas
  • Härte 9: Korund
  • Härte 10: Diamant

Die Härte des Fingernagels liegt zwischen 2 und 3.

Fluorit ist im Gegensatz zu den Fluoriden ein Gestein.

Atom- und Molekularlehre

1803-1805 Dalton: Atomhypothese, in Anlehnung an die griechische Literatur (Aristoteles, Demokrit).

Atome werden als Kugeln mit Bindungscharakter aufgefasst.

1785 Lavoisier: Gesetz von der Erhaltung der Masse

1905 Einstein: Gesetz von der Erhaltung der Masse und Energie

Ein Joule würde demnach einer Masse von 1,11*10-14g enstsprechen.

Einteilung der Materie (Verbindungen, Elemente)

  1. homogene Systeme: Einphasig, als reine Stoffe oder Lösungen
  2. heterogene Systeme: mehrphasig, disperse Phase (<50%), Dispersionsmittel (>50%)

Zwei Gase bilden nie ein heterogenes System.

Einteilung nach Teilchengrössen

  1. grobdisperse Systeme: Teilchendurchmesser > 10-4cm
  2. kolloiddisperse Systeme: d = 10-5 - 10-7 cm; makromolekulare Verbindungen; viele biologische Verbindungen, mit dem bloßen Auge nicht erkennbar, im Küvettenversuch ist der Tyndall-Effekt nachweisbar: das Licht wird von den Teilchen gebeugt.
  3. molekulardisperse Systeme: echte Lösungen, d < 10-7 cm

Atommodelle

1799 Proust: Gesetz von den konstanten Proportionen. Stoffe reagieren immer in konstanten Masseverhältnissen. Überschüssige Ausgangsstoffe reagieren nicht.

1808 Dalton: Gesetz von den (vielfältigen) multiplen Proportionen. Z. b. Reaktion O mit N: bei unterschiedlichen Bedingungen ergeben sich die Produkte N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5. Sammelbegriff für alle ist NOX.

Avogadro-Konstante: 6,022*10-23

Die Elementarladung ist die Ladung eines Elektrons: 1,60219*10-19c

1920 Rutherford: Kern-Hülle-Modell. Existenz ungeladener Teilchen vorausgesagt

1932 Chadwick: Experimenteller Nachweis von Neutronen. Ein Neutron kann in ein Proton und ein Elektron zerfallen.

1913 Bohr: Atommodell: Schalenmodell. Protonenzahl = Ordnungszahl.. Das Modell ging aus der Untersuchung von Spektren hervor. Ein Spektrograph ist Folgendermassen aufgebaut: Das Licht einer zu untersuchenden Lichtquelle fällt durch einen Spalt auf eine Linse, wird dadurch parallelisiert, in nachfolgenden Prisma wird es zerlegt, und das Ergebnis auf einem Schirm sichtbar gemacht.

Entladungslampen bestehen oft aus einem Quarzglaszylinder, an den beiden Elektroden im Inneren liegen ca. 20000V an. Das Gas im Zylinder wird dadurch angeregt, beim R¨cksprung der Elektronen auf innere Schalen wird eine charakteristische Strahlung frei.

Rechenansatz für die beim Rücksprung frei werdende Energie: Die Energie des Elektrons auf einer 'stabilen' Bahn m*v2/r muss der Energie entsprechen, mit der das Elektron vom Proton angezogen wird: e*p/r2. Die Energie des Elektrons vor dem Rücksprung minus die Energie nach dem Sprung ergibt dann das Plancksche Wirkungsquantum mal die Wellenzahl.

In den dreissiger Jahren erlaubte die bessere Auflösung der Spektrometer den Nachweis der Atomorbitale. Beteiligt waren Sommerfeld, Beethe, Schroedinger und Heisenberg. S steht fuer einen 'sharp' peak im spektrogramm, p fuer Particulated, d fuer diffuse und f fuer fulminate.

Energieinhalte werden durch vier Quantenzahlen beschrieben>

  1. Hauptquantenzahl n=1 => k-schale, n=2 => l-schale ...
  2. Nebenquantenzahl l=0 => s-elektron, l=1 => p-elektron ...
  3. Magnetquantenzahl m=0, m=1
  4. Spinquantenzahl

Nach dem Pauli-Prinzip wird jedes Orbital zunächst einfach belegt.

Edelgaskonfiguration: 8 Aussenelektronen

Schwermetalle sind alle Metalle mit einer Dichte ueber 5.

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