Abschlussklausur Allgemeine Chemie

Abschlussklausur
Allgemeine Chemie
29.01.2002
1.
Mit der Einführung der Energiequantelung (E = h ⋅ υ ) durch Max Planck (1858-1947)
zur Erklärung der Strahlungsemission des „schwarzen Körpers" beginnt die Neuzeit
von Physik und Chemie (Quantentheorie). 1905 erklärte Albert Einstein (1879-1955)
den Lichtelektrischen Effekt. Beschreiben Sie diesen Effekt (Gleichung und
Erläuterung)!
2.
Ordnen Sie nach zunehmender Energie: Röntgenstrahlung, gelbes Licht, blaues Licht,
Infrarot-Strahlung, Radiowellen, y-Strahlung, Mikrowellenstrahlung und grünes
Licht.
3.
Mit der 1913 von Niels Bohr (1885-1962) entwickelten Theorie über die
Elektronenstruktur des Wasserstoff-Atoms kann das beobachtete Linienspektrum für
dieses Element erklärt werden. Beschreiben Sie das Bohr’sche Atommodell!
Formulieren sie die Bohr’schen Postulate! Welche Übergänge zwischen den möglichen
Energieniveaus entsprechen der Balmer-Serie?
4.
Schreiben Sie die de Broglie-Beziehung (1924) und die Heisenbergsche
Unschärferelation (1926) auf. Beschreiben Sie kurz deren Aussagen!
5.
Geben Sie den prinzipiellen Weg zur Lösung der Schrödinger-Gleichung (partielle
Differentialgleichung) für das H-Atom an. Was muss man einsetzen? Wie lauten die
Randbedingungen? Welche Ergebnisse erhält man für das H-Atom? [ Ψ = Ψ ( ),
E = E ( ), Auswahlr.]
6.
Zeigen Sie am Beispiel des „Elektrons im Kasten", wie die Schrödinger-Gleichung für
diesen Fall gelöst wird?
- Wie lauten: Separationsansatz, Randbedingungen?
- Wie entstehen Quantenzahlen?
- Wie sieht das Bild der Eigenfunktion Ψ111 für das „Elektron im Kasten" aus?
- Welche Aussagen vermittelt das Modell des „Elektrons im Kasten" bezüglich der
Quantelung der Translationsenergie?
7.
Vervollstängigen Sie die folgende Tabelle über die Eigenfunktionen (Orbitale) der vier
ersten Schalen (K, L, M, N).
Schale, n
Hauptquantenzahl
1
Unterschale, l
Nebenquantenzahl
0
m
Magnetquantenzahl
0
Unterschalenbezeichnung
1s
Anzahl der Ψ pro
Quantenzahl n
1
8.
Was versteht man unter der l-Entartung beim H-Atom? Was bedeutet die Aufhebung
der 1-Entartung für das PSE? Wer stellte wann das PSE auf?
9.
Erläutern Sie die radiale Wahrscheinlichkeit für das Elektron des H-Atoms im lsZustand! Was versteht man unter dem quantenmechanischen Radius eines Atoms?
(Definition)
10.
Annahme: Ein Elektron befindet sich im 2pz-Zustand.
a) Skizzieren Sie den Winkelanteil der Eigenfunktion, Ψ
b) Skizzieren Sie das Quadrat des Winkelanteils der Eigenfunktion, Ψ2
c) Skizzieren Sie den Radialanteil der Eigenfunktion, R
d) Skizzieren Sie das Quadrat des Radialanteils der Eigenfunktion, R2
e) Skizzieren oder beschreiben Sie Ψ2pz, Ψ22pz
f) Skizzieren Sie das konturendiagramm für Ψ2pz
11.
Zeichnen Sie die Potentialkurven (qualitativ) für den bindenden und antibindenden
Zustand von H+2 auf.
12.
Zeigen Sie, daß das O2-Molekül im Grundzustand einen Triplett-Zustand bezüglich der
Spinmultiplizität besitzt!
13.
Beschreiben Sie den Weg zur Berechnung der Gitterenergie nach dem „BornHaber’schen Kreisprozess"! (Definition der Gitterenergie)
14.
Beschreiben Sie die Gitter von CsCl, NaCl und ZnS (Skizze).
Geben Sie die jeweilige Koordinationszahl an!
15.
Beschreiben Sie die Spinellstruktur!
Geben Sie zwei Beispiele an (Summenformel, Name)!
16.
17.
18.
Ordnen Sie die Komplexverbindungen [CoF6] 3", [Co(NH3)6] 3+ und [Co(CN)6] 3
entsprechend der Lage der Liganden in der spektrochemischen Reihe zu „high spin"
bzw. „low spin" Komplexen zu und berechnen Sie die Spinmultiplizität.
Welche Voraussetzung muss ein Festkörper erfüllen, damit sich Energiebänder
ausbilden können?
Geben Sie die Lage der Energiebänder (LB, VB) für einen elektrischen Leiter und
einen Isolator an.
Beschreiben Sie das Zustandekommen der „Van der Waalschen Wechselbeziehungen"
a) Dipolrichtkräfte
b) Induktionskräfte
c) Dispersionskräfte
Geben Sie jeweils zwei typische Beispiele an!
19.
Unter welchen Bedingungen können sich Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden?
Wie verändern sich in deren Folge physikalische Eigenschaften? Geben Sie die
Ausbildung von intermolekularen und intramolekularen Wasserstoffbrücken an
(jeweils ein Beispiel)!
20.
Geben Sie die Charakteristika der Kristallsysteme „Tetragonal", „Hexagonal" und
„Monoklin" an!
21.
Erklären Sie (kurz) die Aussage der Abbildung.
Lennard-Jones-Potentiale für einige Atome und einfache Moleküle.