Allgemein

Diese Seite enthält keine spezifischen Inhalte und dient als Übersichtsseite für die folgenden chemischen Konzepte.

Chemische Bindungen und Grundlagen

Atombindungen sind der Schlüssel zum Verständnis der Chemie - sie entstehen durch gemeinsame Elektronenpaare zwischen Atomen. Diese kovalenten Bindungen halten Moleküle zusammen und sind eine der drei Hauptbindungsarten.

Bei Ionenbindungen ziehen sich gegensätzlich geladene Ionen elektrostatisch an. Die Elektronegativitätsdifferenz ΔEN verrät dir, welche Bindungsart vorliegt: 0-0,5 = unpolare kovalente Bindung, 0,5-1,7 = polare kovalente Bindung, >1,7 = Ionenbindung.

Zwischenmolekulare Kräfte bestimmen Eigenschaften wie Siedetemperatur. Van-der-Waals-Kräfte sind schwach, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen entstehen bei polaren Molekülen, und Wasserstoffbrückenbindungen sind besonders stark (H mit N, O oder F).

Merktipp: Die Elektronegativitätsdifferenz ist dein Kompass für Bindungstypen!

Die wichtigsten Reaktionstypen sind: SR (radikalische Substitution), AE (elektrophile Addition), E (Eliminierung), SN (nucleophile Substitution), AN (nucleophile Addition), Kondensation und Hydrolyse.

Orbitalmodell und Hybridisierung

Das Orbitalmodell zeigt dir, wo sich Elektronen mit 90%iger Wahrscheinlichkeit aufhalten. Stell dir Orbitale als "Elektronenwolken" vor - s-Orbitale sind kugelförmig, p-Orbitale hantelförmig.

SP³-Hybridisierung erklärt, warum Kohlenstoff vier Bindungen eingehen kann, obwohl er nur zwei ungepaarte Elektronen hat. Durch "Promotion" wird ein Elektron angeregt, dann verschmelzen s- und p-Orbitale zu vier gleichwertigen sp³-Orbitalen.

SP²-Hybridisierung findest du bei Alkenen. Hier entstehen drei sp²-Orbitale für σ-Bindungen und ein p-Orbital bleibt für die π-Bindung der Doppelbindung übrig.

Praxistipp: SP³ = Einfachbindungen (Alkane), SP² = Doppelbindungen (Alkene)

Die Überlappung von Orbitalen bestimmt die Bindungsart: σ-Bindungen entstehen durch frontale Überlappung, π-Bindungen durch seitliche Überlappung von p-Orbitalen.

Oxidationszahlen

Oxidationszahlen sind deine Hilfsmittel zum Aufstellen von Formeln und Verstehen von Redoxreaktionen. Sie funktionieren wie Wertigkeiten mit Vorzeichen.

Die wichtigsten Regeln: Elementarsubstanzen haben die Oxidationszahl 0, Alkalimetalle immer +I, Erdalkalimetalle +II, Fluor immer -I, Wasserstoff +I, Sauerstoff -II. Die Summe aller Oxidationszahlen in neutralen Verbindungen ist null.

Bei Oxidationen steigt die Oxidationszahl, bei Reduktionen sinkt sie. Das merkst du dir mit "OIL RIG": Oxidation Is Loss (of electrons), Reduction Is Gain.

Eselsbrücke: Metalle sind immer positiv, Nichtmetalle meist negativ!

Mit diesen Regeln kannst du Formeln ableiten und Redoxgleichungen aufstellen - essentiell für Elektrochemie und viele andere Bereiche.

Grundlagen organischer Chemie

Die Siedetemperatur hängt von zwei Faktoren ab: der Molekülmasse und den zwischenmolekularen Kräften. Wasserstoffbrücken > Dipol-Dipol > Van-der-Waals-Kräfte in der Stärke.

I-Effekte beschreiben Elektronenverschiebungen: Der +I-Effekt (elektronenschiebend) tritt bei Alkylgruppen auf, der -I-Effekt (elektronenziehend) bei Halogenen. Für die Löslichkeit gilt: "Gleiches löst sich in Gleichem" - polar löst polar, unpolar löst unpolar.

Mesomerie stabilisiert Moleküle durch Elektronenverschiebung. Der +M-Effekt ist elektronenschiebend (NH₂, OH), der -M-Effekt elektronenziehend (NO₂, COOH).

Merkhilfe: Hydrophil = wasserlöslich, lipophil = fettlöslich!

Bei Konkurrenzreaktionen (SN1 vs. SN2, S vs. E) entscheiden Struktur, Lösungsmittel, Nucleophil und Abgangsgruppe über den Reaktionsweg. Säuren sind Protonendonatoren, Basen Protonenakzeptoren.

Isomeriearten

Isomere haben dieselbe Summenformel, aber unterschiedliche Struktur oder räumliche Anordnung. Das macht sie zu völlig verschiedenen Verbindungen mit anderen Eigenschaften.

Strukturisomerie bedeutet unterschiedliche Verknüpfung der Atome - wie bei den verschiedenen Pentanen $n-Pentan, 2-Methylbutan, 2,2-Dimethylpropan$.

Stereoisomerie teilt sich in Konformations- und Konfigurationsisomerie. E/Z-Isomerie entsteht bei Doppelbindungen durch eingeschränkte Drehbarkeit - E bedeutet "entgegen", Z "zusammen".

Visualisierungstipp: Baue Moleküle mit einem Modellbausatz - dann verstehst du Isomerie sofort!

Enantiomere sind Spiegelbilder $D- und L-Form$, Diastereomere sind nicht spiegelbildliche Stereoisomere. Das meso-Isomer ist ein Spezialfall mit interner Spiegelebene.

Nachweise für das Abitur

Gasnachweise sind klassische Experimente: Knallgasprobe für H₂, Glimmspanprobe für O₂ (entflammt) und N₂ (erlischt). CO₂ trübt Kalkwasser durch CaCO₃-Bildung.

Ionnachweise funktionieren über charakteristische Reaktionen: Silbernitrat für Halogenide (weiße bis gelbe Niederschläge), Bariumchlorid für Sulfat (weißer Niederschlag).

Für organische Stoffklassen gibt's spezielle Tests: Bromwasser-Entfärbung für C=C-Bindungen, Fehling-Probe für Aldehyde (ziegelroter Niederschlag), Silberspiegelprobe nur für Aldehyde.

Prüfungstipp: Lerne die Farben der Nachweise auswendig - das bringt sichere Punkte!

Beilsteinprobe (grüne Flamme) für Halogenverbindungen, Ninhydrin (blau) für Aminosäuren, Iod-Stärke-Reaktion (tiefblau) für Stärke sind weitere wichtige Nachweise.

Spezielle Nachweise

Keto-Gruppen reagieren nicht auf Fehling, Silberspiegel oder Schiff - das unterscheidet sie von Aldehyden. Carbonsäuren erkennst du an sauren Lösungen mit rotem pH-Papier.

Peptide weist du mit der Biuret-Probe nach $violette Färbung mit alkalischer Cu²⁺-Lösung$. Aromatische Peptide reagieren mit der Xanthoprotein-Reaktion (gelb mit Salpetersäure).

Die Iod-Stärke-Reaktion mit Lugol'scher Lösung erzeugt die charakteristische Blaufärbung und ist ein zuverlässiger Stärke-Nachweis.

Abiturtipp: Übe die Nachweise praktisch - viele Schulen haben entsprechende Experimente in der mündlichen Prüfung!

Organische Chemie

Diese Seite dient als Übergang zu den organischen Stoffklassen und deren charakteristischen Reaktionen.

Stoffklassen und Reaktionswege

Diese Reaktionsübersicht zeigt dir alle wichtigen Umwandlungen zwischen organischen Stoffklassen. Alkane reagieren über SR zu Halogenalkanen, Alkene über AE mit verschiedenen Reagenzien.

Alkohole lassen sich durch Oxidation zu Aldehyden (primäre Alkohole) oder Ketonen (sekundäre Alkohole) umwandeln. Tertiäre Alkohole oxidieren nicht.

Aldehyde oxidieren weiter zu Carbonsäuren, beide lassen sich zu Alkoholen reduzieren. Ester entstehen aus Carbonsäuren und Alkoholen durch Kondensation.

Lernstrategie: Präge dir diese Reaktionswege als "chemische Landkarte" ein!

Ether entstehen durch Williamson'sche Ethersynthese, Acetale durch Addition von Alkoholen an Carbonylverbindungen. Aminosäuren kommen nur natürlich vor und haben besondere Eigenschaften.