Chemie-Lernzettel: 1. Klausur am 04.12.19
- Chemie = Lehre von den Stoffen und deren Umwandlungen
1) Atombau
Atome bestehen aus:
- Elektronen - negative Elementarteilchen
- Protonen + positive Elementarteilchen
- Neutronen ladungsfreie, neutrale Elementarteilchen
werden benötigt, um die sich gegenseitig abstoßenden Protonen zusammenzuhalten
Elementarladung:
- Proton: + 1,6 * 10 -19 C Relative Ladung: +1
Elektron: - 1,6 * 10 -19 C Relative Ladung: -1
Massen:
- Proton & Neutron haben die gleiche Masse, Elektron nur etwa 1/2000 der Protonmasse
- Relative Massen: Proton / Neutron = 1
Elektron= 5*10 -4
- Absolute Masse Proton/Neutron: 1,66 * 10 -24
Aufbau Atom:
- Innerhalb des Atomkerns:
Neutronen n & Protonen p+ Nukleonen
- In der Atomhülle:
Elektronen e− kreisen auf ihren Bahnen
- Positive & negative Teilchen ziehen sich an
- Jedes Atom ist nach außen hin neutral
KLZ = OZ = Anzahl P = Anzahl E
- Kernladungszahl = Summe der Protonen
im Atomkern, Ordnungszahl
- Ordnet man die Atome nach steigender KLZ, entsteht die Ordnungszahl der Elemente (PSE)
- Massenzahl = Anzahl Protonen und Neutronen im Atomkern
Isotope / Nuklide
= Atome die in der KLZ (OZ) übereinstimmen, sich jedoch in der Massenzahl unterscheiden
Atomkerne enthalten gleiche Anzahl Protonen aber unterschiedliche Anzahl Neutronen im Atomkern
- Isotope können stabil & instabil (radioaktiv) sein
- Instabil: Atomkerne werden instabil Protonen stoßen sich im Atomkern gegenseitig ab
Versuch sich durch Abgabe von Elementarteilchen zu stabilisieren Radioisotope
Elemente
- Chemisches Element = Stoff, der nur aus Atomen mit derselben KLZ aufgebaut ist
- Bei Elementen mit kleiner OZ: Protonenzahl = Neutronenzahl
1
, - Bei Elementen mit großer OZ: geringer Neutronenüberschuss
Atommasse, Stoffmenge, Mol
Relative Atommasse:
- leichtestes Atom: Wasserstoff-Atom =1,674 * 10-24g
- Da Grammangaben unhandlich sind wurde die Atommasse des Wasserstoffs auf 1 festgesetzt
Einführung der relativen Masseneinheit u
1/12 der Isotopenmasse des Kohlenstoffisotops C12 als Bezugsgröße:
- 1 C-Atom =12u 1u = 1/12C 1u = 1/12 C = 1,660 538 782(83) × 10 -24g
- Relative Atommasse steht beim Element im PSE oben rechts
Wichtige relative Atommassen:
o H=1u
o C = 12 u
o O = 16 u
Absolute Atommasse
- in g oder kg 1g = C12
- Berechnung: relative Atommasse * 1,66 * 10 -24 g
Molare Masse:
- Masse m [g] eines Mols einer Verbindung nennt man die molare Masse M [g/mol]
m
M=
n
- n = Stoffmenge (Einheit: mol)
- m = absolute Masse (Einheit: g)
Teilchenzahl & Avogadro-Zahl
- NA = Avogadrosche Zahl : Zahl der Teilchen, die in einem mol enthalten sind NA=6,02·1023 mol-1
- n = Stoffmenge 1 mol eines Elements entspricht der relativen Atommasse in Gramm
gleiche Stoffmengen verschiedener Stoffe enthalten die gleiche Anzahl an Teilchen
Stoffmenge ist unabhängig von äußeren Parametern wie Druck oder Temperatur!
N
- N = Teilchenzahl n=
NA
Molare Volumina von Gasen (Vm)
- 1 mol Teilchen nimmt stets das gleiche Volumen ein molares Volumen (Vm)
- Einheit: l / mol
- Für alle Gase: Vm= 22,4 l/mol (bei Normbedingungen v=0 °C; p= 1013hPa)
V M
- Vm= =
n p
- M = Molare Masse
- P = Dichte
Ausbeute
- Es wird weniger vom gewünschten Produkt gebildet, als erwartet (Edukte werden z.B. nicht vollständig
verbraucht)
- Prozentuale Ausbeute in % = tatsächliche Ausbeute * 100 : erwartete Ausbeute
2
,Stoffmengenkonzentration c
- = gibt an, wie viel Mol eines Stoffes A in 1 L der fertigen Lösung enthalten sind (in mol/L)
3
, Aufbau der Elektronenhülle
Theorien & Versuche:
Elektronenstrahlröhre „Braunsche Röhre“:
- evakuierter Glaskolben mit Glühwendel im Vakuum &
elektrostatischen Beschleunigungs- sowie magnetischen
Ablenkfeldern
Ergebnis: kleine negativ geladene Komponenten der Materie, die die Masse von 9,109 · 10−31 [kg]
& die definierte Ladung von -1 [e] besitzen
Thomsonsches Atommodell (1903)
- = Atom besteht aus gleichmäßig verteilten positiven Ladung & negativ geladenen
Elektronen, die sich darin bewegen = Rosinenkuchenmodell
positiv- & negativ geladene Teilchen, aber keine Trennung zwischen Kern & Hülle
Das Rutherfordsche Streuexperiment
- Versuch mit dem α-Strahler
(α-Teilchen: 2 P + 2 N - Dichtes positiv geladenes Materiestückchen), dass sich in
einem Bleiblock befand)
- Bohrung Strom von α Teilchen tritt aus, der auf eine dünne Goldfolie trifft
wenige Teilchen wurden beim Durchfliegen der Metallschicht abgelenkt /
zurückgeworfen, als ob sie auf massives Zentrum im Innern der Atome gestoßen wären
Atomkern
positiv geladener Atomkern, (fast die gesamte Masse) & Atomhülle, in der Elektronen um den
Kern kreisen (Anzahl der Elektronen = Protonen aufgrund der Neutralisationsgleichung)
Atomspektren
- Von einem glühenden Körper erhält man ein kontinuierliches Spektrum
- Bringt man chemische Elemente in der Gasphase zum Abstrahlen von Licht so erhält man
diskontinuierliche Spektren – Linienspektren
Wasserspektrum oder Energiepakete
- Max Plank: E = n ∙ h h (n = 1, 2, 3, . . )
- Planck’sche Wirkungsquantum h = 0.66249 · 10−33 J·s. [h = [Energie * Zeit] = [Wirkung] ]
- Woher kommen diese Abstufungen im Wasserstoffatom? Im atomaren Bereich kann Energie nur in
kleinsten Einheiten d.h. Quanten auf- oder abgegeben werden
Bohrsches Atommodell
- = Atom besteht aus einem positiv geladenen, massetragenden Kern &Elektronen, die diesen auf
diskreten, in festgelegten, Bahnen umkreisen Zwischenbahnen nicht möglich
Die Bohrschen Postulate
1) Elektronen bewegen sich auf stabilen Kreisbahnen um den Atomkern
Elektronen strahlen keine Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung ab
2) Radius der Elektronenbahn ändert sich nicht kontinuierlich, sondern sprunghaft
Quantensprung: elektromagnetische Strahlung wird abgegeben/aufgenommen
3) Elektronenbahnen sind nur stabil, wenn der Bahndrehimpuls L des Elektrons ein
Ganzahliges Vielfache des reduzierten Planck’schen Wirkungsquantums (ħ) beträgt:
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