Farbstoffe und Aromate

Farbstoffe funktionieren durch konjugierte Doppelbindungen - das delokalisierte π-Elektronensystem kann sichtbares Licht absorbieren! Das Chromophor ist der farbgebende Teil des Moleküls.

Auxochrome $+M-Effekt$ schieben Elektronen und verstärken die Farbe, Antiauxochrome $-M-Effekt$ ziehen Elektronen und schwächen sie ab. Die Kombination aus Donor-Chromophor-Akzeptor ergibt intensive Farben.

Aromate folgen der Hückel-Regel: 4n+2 π-Elektronen in einem planaren Ring. Benzol mit 6 π-Elektronen ist der Klassiker. Die Mesomeriestabilisierung macht Aromate besonders stabil.

Farbtheorie: Du siehst immer die Komplementärfarbe zum absorbierten Licht!

Die Spektralfarbe wird absorbiert, die Komplementärfarbe reflektiert und wahrgenommen.

Bindungsarten

Chemische Bindungen halten alles zusammen! Elektronenpaarbindung (kovalente Bindung) teilt Elektronen zwischen Atomen - wie bei H₂. Ionenbindung entsteht durch Anziehung zwischen positiven und negativen Ionen bei großer Elektronegativitätsdifferenz.

Metallbindung ist das delokalisierte "Elektronenmeer" in Metallen - deshalb leiten sie Strom so gut! Die Elektronen gehören allen Atomen gemeinsam.

Zwischenmolekulare Kräfte sind schwächer aber trotzdem wichtig: Wasserstoffbrücken entstehen zwischen H und sehr elektronegativen Atomen (O, N, F). Van-der-Waals-Kräfte wirken durch temporäre Dipole.

Reihenfolge der Stärke: Elektronenpaarbindung > Ionenbindung > Wasserstoffbrücken > Van-der-Waals-Kräfte

Dipol-Dipol-Kräfte wirken zwischen permanenten Dipolen, Ion-Dipol-Kräfte zwischen Ionen und polaren Molekülen.

Titration

Titration ist deine wichtigste Analysenmethode in der Chemie! Du tropfst eine Maßlösung bekannter Konzentration zu einer Probelösung unbekannter Konzentration bis zum Äquivalenzpunkt.

Bei der Indikator-Titration zeigt dir ein Farbstoff den Endpunkt an - bei einem Tropfen zu viel schlägt die Farbe um. Das funktioniert nur bei farblosen Lösungen gut.

pH-metrische Titration nutzt ein pH-Messgerät und zeigt dir eine charakteristische Kurve. Leitfähigkeitstitration misst die elektrische Leitfähigkeit - perfekt für gefärbte Lösungen, wo du Indikatoren nicht sehen würdest.

Praxis-Tipp: Bei gefärbten Lösungen immer pH-Meter oder Leitfähigkeitsmessung verwenden!

Der Äquivalenzpunkt ist erreicht, wenn Säure und Base in stöchiometrischem Verhältnis vorliegen.

Säuren und Basen

Diese Säure-Base-Tabelle ist dein Spickzettel für alle Protolysereaktionen! Anorganische Säuren wie HCl (Salzsäure) oder H₂SO₄ (Schwefelsäure) sind meist stark, organische Säuren wie Essigsäure eher schwach.

Mehrprotonige Säuren wie Phosphorsäure (H₃PO₄) können bis zu drei Protonen abgeben - daher die verschiedenen Anionen wie H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻ und PO₄³⁻. Das ist wichtig für Puffersysteme!

Basen wie NaOH (Natronlauge) oder KOH (Kalilauge) geben OH⁻-Ionen ab. Ammoniak (NH₃) ist eine Besonderheit - es nimmt Protonen auf und bildet dabei OH⁻-Ionen.

Klausur-Tipp: Die Namen der Anionen sind prüfungsrelevant - Sulfat, Phosphat, Carbonat etc.!

Elektrolyse und galvanisches Element

Elektrolyse ist erzwungene Chemie - du steckst Strom rein und trennst Verbindungen! Elektrische Energie wird in chemische Energie umgewandelt. Das ist genau das Gegenteil vom galvanischen Element.

Bei der Elektrolyse ist die Kathode $Minus-Pol$ der Ort der Reduktion, die Anode $Plus-Pol$ der Ort der Oxidation. Bei ZnBr₂ wird Zink abgeschieden und Brom freigesetzt.

Galvanische Elemente laufen freiwillig ab und produzieren Strom - wie in Batterien! Zwei Redoxpaare in getrennten Halbzellen, verbunden durch eine Salzbrücke oder ein Diaphragma.

Eselsbrücke: "OX-AN, RED-KAT" - Oxidation an Anode, Reduktion an Kathode!

Der Elektronenfluss geht immer vom unedleren zum edleren Metall.

Elektrophile Addition

Die elektrophile Addition an Alkene läuft in zwei klaren Schritten ab - das ist ein Lieblingsthema in Klausuren! Brom (Br₂) wird durch die elektronenreiche Doppelbindung polarisiert und greift dann elektrophil an.

Im ersten Schritt bildet sich ein Bromonium-Ion - ein dreigliedriger Ring, wo die positive Ladung auf drei Atome verteilt ist. Das ist deutlich stabiler als ein normales Carbokation!

Der zweite Schritt ist ein nucleophiler Rückseitenangriff des Bromid-Ions. Wichtig: Es kann auch Wasser angreifen, wenn du Bromwasser verwendest - dann entsteht ein Bromalkan mit einer OH-Gruppe.

Mechanismus-Tipp: Immer Elektronenbewegung mit Pfeilen zeigen - das gibt Punkte!

Die sterische Hinderung durch das gebundene Brom zwingt das Bromid-Ion zum Angriff von der Rückseite.

Dirigierende Wirkung von Substituenten

Substituenten am Benzolring entscheiden, wo der nächste Rest andockt - das ist mega wichtig für die organische Synthese! Es gibt zwei Haupttypen: aktivierende und desaktivierende Gruppen.

Aktivierende Substituenten $wie -OH, -NH₂, -CH₃$ haben einen +M-Effekt oder +I-Effekt. Sie schieben Elektronen in den Ring und machen ihn reaktionsfreudiger. Diese dirigieren ortho/para - also in Position 2,4 oder 6.

Desaktivierende Substituenten $wie -NO₂, -C=O$ ziehen Elektronen aus dem Ring (-M-Effekt). Sie dirigieren meta - in Position 3 oder 5. Der Ring wird weniger reaktiv, aber die Reaktion läuft trotzdem ab.

Merkhilfe: Elektronenschieber = ortho/para, Elektronenzieher = meta!

Einheitentabelle

Diese Grundeinheiten brauchst du ständig in der Chemie - lern sie auswendig! Die wichtigsten sind Stoffmenge (n in mol), Masse (m in g), Konzentration $c in mol/l$ und Volumen (V in L).

Besonders die molare Masse $M in g/mol$ und Dichte $ρ in g/cm³$ sind entscheidend für Berechnungen. Bei elektrochemischen Aufgaben brauchst du Stromstärke (I in A), Ladung (Q in C) und Spannung (U in V).

Tipp: 1 dm³ = 1 L - das vergessen viele bei Volumenberechnungen!

Die Einheiten sind deine Basis für alle Berechnungen. Ohne sie läuft nichts!

Kunststoffe und Grundbegriffe

Kunststoffe sind überall um uns herum - und du musst ihre Struktur verstehen! Monomere sind die Bausteine, die sich zu Polymeren (Makromolekülen) zusammenschließen. Die Repetiereinheit ist das kleinste sich wiederholende Stück.

Die drei Haupttypen haben völlig unterschiedliche Eigenschaften: Thermoplaste werden beim Erhitzen weich (wie Plastikflaschen), Duroplaste zersetzen sich bei Hitze (wie Steckdosen) und Elastomere sind dehnbar wie Gummibänder.

Der Unterschied liegt in der Vernetzung: Thermoplaste haben nur schwache Bindungen zwischen den Ketten, Duroplaste sind engmaschig vernetzt und Elastomere weitmaschig. Das bestimmt komplett ihre Verwendung.

Alltagsbezug: Schau dir zu Hause um - fast alles Plastik lässt sich diesen drei Typen zuordnen!

Die Alkane von Methan bis Decan musst du auswendig können - sie sind Grundlage für viele organische Verbindungen.

Azofarbstoffe

Azofarbstoffe erkennst du sofort an der Azo-Gruppe $-N=N-$ zwischen zwei Aromaten! Die Synthese läuft in zwei Schritten: Diazotierung und Azokopplung.

Bei der Diazotierung reagiert Anilin mit salpetriger Säure (HNO₂) zum Diazonium-Ion - das ist hochelektrophil und sehr reaktiv! Temperatur unter 5°C halten, sonst zerfällt es!

Die Azokupplung ist eine elektrophile Substitution am zweiten Aromaten $meist Anilin- oder Phenol-Derivat$. Das Diazonium-Ion greift elektrophil an und bildet die charakteristische N=N-Brücke.

Sicherheit: Diazonium-Salze sind instabil - immer kalt arbeiten!

Durch verschiedene Substituenten an beiden Aromaten entstehen unzählige Farbvarianten - das macht Azofarbstoffe so vielseitig für die Textilindustrie.