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Grundwissen für die Oberstufe
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CHEMIE ZUSAMMENFASSUNG UNTERTEILUNG STOFFE STOFF SOPLIMIEREN REINSTOFF HOMOGENES STOFFGEMISCH TEILCHENMODELL HETEROGENES STOFFGEMISCH GLERGANG 7 GASFORMIG RESUBLIMIEREN SCHMELZEN ERSTARREN . LEGIERUNG RAUCH LÖSUNG GEMENGE SUSPENSION EMULSION NEBEL GASGEMISCH KONDENSIEREN VERDAMPAD Soo FLÜSSIGKEIT FESTSTOFF • EXOTHERME & ENDOTHERME REAKTIONEN. = ENERGIEDIAGRAMME UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER AKTIVIERUNGSENERGIE AUSCATA EA AKTIERUNSENERGIE AVEGANES EN *- STOFFS STOFFER AH FREIWERDENE ENERGIE ENTSTOFFE AHBETOTE EXOTHERME REAKTION ENDOTHERME REAKTION (NEGATIVER ENERGIEBETRAG) (POSITUER ENERGIEBETRAG) ENERGIEBETRAG: REAKTIONSPRODUKTE - AUSGANGSSTOFFE SAUREN UND BASEN. → NICHTMETALLOXID + WASSER →SÄURE LEITEN ELEKTRISCHER STROM (DURCH LONEN) TABELLE ZU DEN SÄUREN + CÖSUNGSMITTEL SCHWEFELSÄURE H₂SO4 2H + SO4² NATRIUM- NAOH NA+ + OH- HYDROXID SALESAURE KALIUM-KOH= KT + OH SALPETERSAURE (SOLEATION) HO HACE |(CHLORID-LON) HNO32 H+ NO3 (NITRAT-LON) H3PO4 3H++ PO (PHOSPHAT-LON) H₂ CO₂=2H+ + CO PHOSPHORSAURE KOHLENSÄURE SCHWEFEUGE SAURE ● •WICHTIG . H₂SO322H+ SO3 (SOLEID-ION) • KOHLENWASSERSTOFFE NEUTRALISATION- NEUTRALISATION: OH + H+ → H₂O IN DER LANDWIRTSCHAFT (PH-WERT BODEN), ARZENEIMITTEL, AB- WASSERENTSORGUNG IN FABRIKEN/LABOREN SALZE →IN FESTEN ZUSTAND ONENGITTER, IN WASSRIGER LÖSUNG POSITIVE METALL- LONEN UND NEGATIVE NICHTMETALCIONEN → SALZBILDUNG: 1. SAURE + LAUGE (SÄURE + LAUGE → SALZ + WASSER) 2. SYNTHESE DER ELEMENTE (METALL + NICHTMETALL SA(Z) 3. METALL + SAURE (METALL + SÄURE → SALE + WASSERSTOFF) 4. METALLOXID+ SÄURE (METALLOXID + SÄURE → SALE + WASSER 5. SALESAURE+ SALESAURE . -C-C- ALKAN (C₁₂H₂n+2) HYDROXID MAGNESIUM MG(OH)₂ MG²+ + 2OH- HYDROXID CALCIUM- (A(OH)₂ = (A²+ + 2 OH- = HOMOLOGE REIHEN (REIHE VON VERBINDUNGEN, BEI DENEN SICH DIE AUFEIN- ANDERFOLGENDEN GUEDER DURCH CH₂-GRUPPE UNTERSCHEIDEN -CECI ALKIN (CnH2n-2 C = C 1 HYDROXID ALUMINIUM AL (OH)₂ ZA³ 3 OH HYDROXID ALKEN CnH2n NOMENKLATUR CH3 H₂ C - C₂ - CH₂ - CH₂ - CH₂ - CH36 CH₂ CH₂ CH3 A. LANGSTE KETTE DER KOHLENSTOFFKETTE HAUPTKETTE 2. SEITENKETTEN BENENNEN UND ALPHABETISCH ORDENEN 3. ANZAHL DER GLEICHEN SEITENKETTEN ERMITTELN 4. VERKNÜPFUNGSSTELLEN ZWISCHEN HAUPT- UND SEITENKETTEN ERMITTELN, DABEI HAUPTKETTE SO DURCHNUMMERIEREN, DASS DIE VERKNÜPFUNGSSTELLEN KLEINSTMÖGLICHE ZAHLEN ERHALTEN 3-ETHYL-2,2-DIMETHYL HEXAN ●...
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RADIKALISCHE SUBSTITUTION SUBSTITUTION REAKTION, BEI DER IN EINEM MOLEKÜL EIN(E) ATOM (GRUPPE) DURCH EINE ANDERE AUSGETAUSCHT WIRD STARTREAKTION: C₁-Cu → 2Ccto KETTENREAKTION: H3 C - H + CL• → H3 C - H - Cc → H₂ C + + HCL H3 (•+ CL-CL → H3 C-CL + CL. KETTEN ABBRUCHREAKTION: 2Cco CL-CL 2H3 C₁ → H₂C - CH₂ H₂ (•+• (<> H₂ (=C₂ ● . . MOLEKÜL DURCH ENERGIE ZU RADIKAL (REAKTIVES TEILCHEN MIT UNGEPAAR- TEM ELEKTRON GESPALTEN RADIKAL GREIFT ALKAN AN(ABSPALTUNG WASSERSTOFFATOM) ALKYLRADIKAL & BSPW. CHLORWASSERSTOFF; RADIKAL REAGIERT MIT CHLOR- MOLEKUL ZU CHLORMETHAN EWEL RADIKALE TREFFEN AUFEINANDER & MOLEKULE, DIE NICHT WEITERREA- GIEREN ENTSTEHEN . A) ERZEUGUNG STARTRADIKALE R·R → R·+·R 2) KETTENSTART ENSTART 3.) KETTENWACHSTUM RADIKALISCHE POLYMERATION 1 R. + C = C → R-C-C- * 1 . 4.) KETTENABBRUCH R - [C-C] - C - 4₁+ -C- & - [6-4]- R C-C+•C-C-C-C-R LI . R- C₁ C C• - (- (² + C = ( + R - C - C - C - ć с m * R - [C- 4] - & - ¢ - ¢ - 4 - [6 --- P C-C-C C-C-C-CE R LI (HERSTELLUNG VON KUNSTSTOFFEN ALKOHOLEVALKANOLE ● FUNKTIONELLE GRUPPE: HYDROXYGRUPPE →POLAR, HYDROPHIL, AUSBILDUNG WASSERSTOFFBRÜCKEN MÖGLICH →BSP.: METHANOL: CH3OH- . METHANSÄURE ETHANSAURE PROPANSAURE BUTANSÄURE FUNKTIONELLE GRUPPE: CARBOXYGRUPPE STARK POLAR H-C-O-A A ALKANSAUREN/CARBONSAUREN TACOOH ICH COOH C₂H5 COOH C3H₂COOH DECANSÄURE PALMITINSÄURE STEARINSÄURE 201 C [R= HALOGEN ] OH 7 EC&HAR COOH CA5 HEA COOH CAF H35 COOH •ALDEHYDE • → ENTSTEHUNG U.A. BEI OXIDATION EINES PRIMÄREN ALKOHOLS BSP. OXIDATION ETHANOL C₂H5OH + CUO → C₂H₂O + Cu + H₂O CH₂O METHANOL (FORMALDEHYD ETHANAL (ACETALIEHYD) PROPANAC (PROPIONADEHYD) BUTANAL (BUTYLALDEHYD) C₂ H₂O C3H₂O C4H8O = →FUNKTIONELLE GRUPPE: ALDEHYD-GRUPPE VERESTERUNG/ESTER ● • GLEICHGEWICHTSREAKTION . H-CH 14-2-2² H- VERESTERUNG KONDENSATION ALKANSÄURE + ALKANOL = ESTER+ WASSER SPALTUNG STOFFE 2 →BEANFLUSSUNG: TEMPERATUR KATALYSATOR ● FOI H-C-C-C-CH 0 0 R₂-C-OH + HO-R₁ = R₂-C-0-R₂+H-OH NAMENSBILDUNG ESTER NAME SÄURE + ALKYLREST + ESTER . -DEFINITIONEN- KONDENSATION VERBINDUNG VON ZWEI MOLEKÜLEN MIT ABSPALTUNG EINES KLEINEREN MOLEKÜLS HYDROLYSE UMKEHRUNG DER KONDENSATION =0 H C CHEMISCHES GLEICHGEWICHT: → ZUSTAND, BEI DEM GESAMTREAKTION RUHEND ERSCHEINT (KEINE ERKENNBAREN VERANDERUNGEN HIN-UND RÜCKREAKTION" GLEICH SCHNELL →MERKMALE: • UNVOLLSTÄNDIGER STOFFUMSATZ . O KEINE FESTSTELLBAREN KONZENTRATIONSVERÄNDERUNG BEIDE SEITEN EINSTELLBAR KONZENTRATIONEN te CRY 0 CLAY H 7ZCIT → BSP.: DISSOZIATION, AMMONIAKSYNTHESE, KALKBILDUNG KONZENTRATION • DRUCK (BEI GASEN) . REAKTIONSTEILNEHMERN, DIE REAKTIONSVERLAUF DURCH HERABSETZUNG AKTI- VIERUNGS ENERGIE BEEINFLUSSEN →BESCHLEUNIGEN UND GEHEN UNVERANDERE AUS REAKTION HERAUS ● . GROBTECHNISCHE VERFAHREN →KREISLAUFPRINZIP →GEGENSTROMPRINZIP GEGENSEITIGER TEMPERATURAUSTAUSCH ZUR REGULATION) → KONTINUIERLICHE ARBEITSNEISE ● STOCHIMETRISCHES RECHNEN WICHTIGE GROBEN UND FORMELN | SYMBOL EINHEIT STOFEMENGE MOLARE MASSE M MOLARES VOLUMEN V → m = M.N →STOFFMENGE LIEST MAN AN DEN FAKTOREN DER REAKTIONSGLEICHUNG AB GESETZ VON KONSTANTEN MASSENVERHÄLTNISSEN | Amol = 6,02295.10²5 TEILCHEN (AVOGADRO- KONSTANTE) G/MOLIM PSE LIMOL; BEI GASEN 22.4 CHEM. ELEMENTE REAGIEREN IN FESTEM MASSENVERHÄLTNIS BSP.: 2 (0+ 0₂ → 2 CuO 0,5g +0,15g 0,65g ALLGEMEINE GRÖBENGLEICHUNGEN TAFELWERK S. 163 4. REDOXREAKTIONEN -DEFINITION- ELEKTRONENÜBERTRAGUNGSREAKTION, BEI DER OXIDATION UND REDUKTION GLEICH ZEITIG ABLAUFEN →OXIDATION: ELEKTRONEN ABGABE (ERHÖHUNG (2) REDUKTION: ELEKTRONENAUFNAHME (ERNIEDRIGONG OZ) OXIDATION Zn + 2H+ + 2Cl² →→→ Z12- RM REDUKTION OM 0 +2(1 + H₂ -RM UND OM- RM: REDUKTIONSMITTEL (ELEKTRONENDONATOR, NIMMT 0 AUF (OXIDIERT), ABGABE ELEKTRONEN OM: OXIDATIONSMITTEL / ELEKTRONENAKZEPTOR, GIBT 0 AB (REDUZIERT), AUFNAHME ELEKTRONEN → OXIDATIONSZAHLEN: ANZAHL ELEKTRONEN, DIE ATOM IN VERBINDUNG FORMAL AUF- GENOMMEN/ABGEGEBEN HAT, URSPRÜNGLICHE VALENZELEKTRONEN- NACH FORMELLER ZUORDNUNG REGELN ZUR BESTIMMUNG: 1. ELEMENTARER ZUSTAND = 0 2. BEI IONEN = LONENLADUNG 3. VII HG (HALOGENE) = -I 4 H (WASSERSTOFF) = I 5.0 (SAUERSTOFF) = -II 6.SUMME= GESAMTLADUNG BINDUNGSTYPEN →CHEM. BINDUNG ENTSTEHT, WENN SICH AUBENELEKTRONEN VON ZWEI ATOMEN EU EINEM ELEKTRONENPAAR VERBINDEN ELEKTRONENNEGATIVITÄT: MAB FÜR DAS BESTREBEN, BINDUNGS ELEKTRONEN ZU SICH ZU ZIEHEN BERECH NONG BINDUNGSTYPEN DURCH BILDUNG DIFFERENZ DER EN- WERTE •
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RADIKALISCHE SUBSTITUTION SUBSTITUTION REAKTION, BEI DER IN EINEM MOLEKÜL EIN(E) ATOM (GRUPPE) DURCH EINE ANDERE AUSGETAUSCHT WIRD STARTREAKTION: C₁-Cu → 2Ccto KETTENREAKTION: H3 C - H + CL• → H3 C - H - Cc → H₂ C + + HCL H3 (•+ CL-CL → H3 C-CL + CL. KETTEN ABBRUCHREAKTION: 2Cco CL-CL 2H3 C₁ → H₂C - CH₂ H₂ (•+• (<> H₂ (=C₂ ● . . MOLEKÜL DURCH ENERGIE ZU RADIKAL (REAKTIVES TEILCHEN MIT UNGEPAAR- TEM ELEKTRON GESPALTEN RADIKAL GREIFT ALKAN AN(ABSPALTUNG WASSERSTOFFATOM) ALKYLRADIKAL & BSPW. CHLORWASSERSTOFF; RADIKAL REAGIERT MIT CHLOR- MOLEKUL ZU CHLORMETHAN EWEL RADIKALE TREFFEN AUFEINANDER & MOLEKULE, DIE NICHT WEITERREA- GIEREN ENTSTEHEN . A) ERZEUGUNG STARTRADIKALE R·R → R·+·R 2) KETTENSTART ENSTART 3.) KETTENWACHSTUM RADIKALISCHE POLYMERATION 1 R. + C = C → R-C-C- * 1 . 4.) KETTENABBRUCH R - [C-C] - C - 4₁+ -C- & - [6-4]- R C-C+•C-C-C-C-R LI . R- C₁ C C• - (- (² + C = ( + R - C - C - C - ć с m * R - [C- 4] - & - ¢ - ¢ - 4 - [6 --- P C-C-C C-C-C-CE R LI (HERSTELLUNG VON KUNSTSTOFFEN ALKOHOLEVALKANOLE ● FUNKTIONELLE GRUPPE: HYDROXYGRUPPE →POLAR, HYDROPHIL, AUSBILDUNG WASSERSTOFFBRÜCKEN MÖGLICH →BSP.: METHANOL: CH3OH- . METHANSÄURE ETHANSAURE PROPANSAURE BUTANSÄURE FUNKTIONELLE GRUPPE: CARBOXYGRUPPE STARK POLAR H-C-O-A A ALKANSAUREN/CARBONSAUREN TACOOH ICH COOH C₂H5 COOH C3H₂COOH DECANSÄURE PALMITINSÄURE STEARINSÄURE 201 C [R= HALOGEN ] OH 7 EC&HAR COOH CA5 HEA COOH CAF H35 COOH •ALDEHYDE • → ENTSTEHUNG U.A. BEI OXIDATION EINES PRIMÄREN ALKOHOLS BSP. OXIDATION ETHANOL C₂H5OH + CUO → C₂H₂O + Cu + H₂O CH₂O METHANOL (FORMALDEHYD ETHANAL (ACETALIEHYD) PROPANAC (PROPIONADEHYD) BUTANAL (BUTYLALDEHYD) C₂ H₂O C3H₂O C4H8O = →FUNKTIONELLE GRUPPE: ALDEHYD-GRUPPE VERESTERUNG/ESTER ● • GLEICHGEWICHTSREAKTION . H-CH 14-2-2² H- VERESTERUNG KONDENSATION ALKANSÄURE + ALKANOL = ESTER+ WASSER SPALTUNG STOFFE 2 →BEANFLUSSUNG: TEMPERATUR KATALYSATOR ● FOI H-C-C-C-CH 0 0 R₂-C-OH + HO-R₁ = R₂-C-0-R₂+H-OH NAMENSBILDUNG ESTER NAME SÄURE + ALKYLREST + ESTER . -DEFINITIONEN- KONDENSATION VERBINDUNG VON ZWEI MOLEKÜLEN MIT ABSPALTUNG EINES KLEINEREN MOLEKÜLS HYDROLYSE UMKEHRUNG DER KONDENSATION =0 H C CHEMISCHES GLEICHGEWICHT: → ZUSTAND, BEI DEM GESAMTREAKTION RUHEND ERSCHEINT (KEINE ERKENNBAREN VERANDERUNGEN HIN-UND RÜCKREAKTION" GLEICH SCHNELL →MERKMALE: • UNVOLLSTÄNDIGER STOFFUMSATZ . O KEINE FESTSTELLBAREN KONZENTRATIONSVERÄNDERUNG BEIDE SEITEN EINSTELLBAR KONZENTRATIONEN te CRY 0 CLAY H 7ZCIT → BSP.: DISSOZIATION, AMMONIAKSYNTHESE, KALKBILDUNG KONZENTRATION • DRUCK (BEI GASEN) . REAKTIONSTEILNEHMERN, DIE REAKTIONSVERLAUF DURCH HERABSETZUNG AKTI- VIERUNGS ENERGIE BEEINFLUSSEN →BESCHLEUNIGEN UND GEHEN UNVERANDERE AUS REAKTION HERAUS ● . GROBTECHNISCHE VERFAHREN →KREISLAUFPRINZIP →GEGENSTROMPRINZIP GEGENSEITIGER TEMPERATURAUSTAUSCH ZUR REGULATION) → KONTINUIERLICHE ARBEITSNEISE ● STOCHIMETRISCHES RECHNEN WICHTIGE GROBEN UND FORMELN | SYMBOL EINHEIT STOFEMENGE MOLARE MASSE M MOLARES VOLUMEN V → m = M.N →STOFFMENGE LIEST MAN AN DEN FAKTOREN DER REAKTIONSGLEICHUNG AB GESETZ VON KONSTANTEN MASSENVERHÄLTNISSEN | Amol = 6,02295.10²5 TEILCHEN (AVOGADRO- KONSTANTE) G/MOLIM PSE LIMOL; BEI GASEN 22.4 CHEM. ELEMENTE REAGIEREN IN FESTEM MASSENVERHÄLTNIS BSP.: 2 (0+ 0₂ → 2 CuO 0,5g +0,15g 0,65g ALLGEMEINE GRÖBENGLEICHUNGEN TAFELWERK S. 163 4. REDOXREAKTIONEN -DEFINITION- ELEKTRONENÜBERTRAGUNGSREAKTION, BEI DER OXIDATION UND REDUKTION GLEICH ZEITIG ABLAUFEN →OXIDATION: ELEKTRONEN ABGABE (ERHÖHUNG (2) REDUKTION: ELEKTRONENAUFNAHME (ERNIEDRIGONG OZ) OXIDATION Zn + 2H+ + 2Cl² →→→ Z12- RM REDUKTION OM 0 +2(1 + H₂ -RM UND OM- RM: REDUKTIONSMITTEL (ELEKTRONENDONATOR, NIMMT 0 AUF (OXIDIERT), ABGABE ELEKTRONEN OM: OXIDATIONSMITTEL / ELEKTRONENAKZEPTOR, GIBT 0 AB (REDUZIERT), AUFNAHME ELEKTRONEN → OXIDATIONSZAHLEN: ANZAHL ELEKTRONEN, DIE ATOM IN VERBINDUNG FORMAL AUF- GENOMMEN/ABGEGEBEN HAT, URSPRÜNGLICHE VALENZELEKTRONEN- NACH FORMELLER ZUORDNUNG REGELN ZUR BESTIMMUNG: 1. ELEMENTARER ZUSTAND = 0 2. BEI IONEN = LONENLADUNG 3. VII HG (HALOGENE) = -I 4 H (WASSERSTOFF) = I 5.0 (SAUERSTOFF) = -II 6.SUMME= GESAMTLADUNG BINDUNGSTYPEN →CHEM. BINDUNG ENTSTEHT, WENN SICH AUBENELEKTRONEN VON ZWEI ATOMEN EU EINEM ELEKTRONENPAAR VERBINDEN ELEKTRONENNEGATIVITÄT: MAB FÜR DAS BESTREBEN, BINDUNGS ELEKTRONEN ZU SICH ZU ZIEHEN BERECH NONG BINDUNGSTYPEN DURCH BILDUNG DIFFERENZ DER EN- WERTE •