Take home message Stöchiometrie - FSMB

Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - I. Grundlagen - Folie 23
Take home message Stöchiometrie
Dasbeherrscht
sollte beherrscht
Das sollte
werden: werden:
Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen (Massenerhaltung)
Stöchiometrisches Rechnen
Z = n * NL, M = n/m, c = n/Vsolv , p * V = n * R * T
Wichtige Konstanten und Größen:
NA = 6.022 1023 mol-1
VM = 24.46 L (Standardbedingungen)
VM = 22.41 L (Normalbedingungen)
c(H2O) = 55.5 mol/L
Das kommt noch:
Gefühl entwickeln für wichtigste Wertigkeiten (Oxidationsstufen) der einzelnen
Elemente zur Vorhersage der Stöchiometrie von Verbindungen (multiple, konstante,
äquivalente Proportionen)
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - I. Grundlagen - Folie 38
Take home message Thermodynamik
Das sollte beherrscht werden:
Definitionen und Aussagen von ΔG, ΔH, ΔS; Prinzip der Zustandsfunktionen
Zusammenhang von H, S und G und ihre Auswirkungen auf chemischen
Reaktionen
Berechnung von Bildungs- und Reaktionsenthalpien (Satz von Heß, BornHaber Kreisprozess)
Das kommt noch:
Anwendung des Massenwirkungsgesetzes
Unterschiede zwischen Kc, Kp, Kx
Prinzip von Le Chatelier, Einfluß von p, T auf K
Ostwald‘sches Verdünnungsgesetz
Löslichkeitsprodukt
Verwendung und Aussagen von Phasendiagrammen
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - I. Grundlagen - Folie 52
Take home message Kinetik
Das sollte
beherrscht
werden:
Das sollte
beherrscht
werden:
Unterschied zwischen Kinetik und Thermodynamik
Zusammenhänge zwischen EA , k und Boltzmanfaktor
Wirkungsweise eines Katalysators
Aufstellen von Geschwindigkeitsgesetzen
Ableiten der Reaktionsordnung
Integrierte Geschwindigkeitsgesetze
Vereinfachungen für komplexe Geschwindigkeitsgesetze
Wichtige Formeln: Kinetik: kReaktion = k0 · e-(EA/(R·T))
Thermodynamik:
ΔG = ΔH - T·ΔS
Übergang:
ΔG = -R·T · ln(k+/k-)
Das kommt noch:
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - II. Atombau und PSE - Folie 83
Take home message Atombau
Das sollte beherrscht werden:
Kernchemie:
- Elementarteilchen und Wechselwirkungen
- Arten des radioaktiver Zerfall, Eigenschaften
- Isotopeneffekt
Bohr‘sches Atommodell: Grundlagen und Unzulänglichkeiten
Orbitalmodell:
- Was ist ein Orbital
- Quantenzahlen und deren Bedeutung
- Form und Orientierung von s, p, d-Orbitalen
Mehrelektronensysteme:
Periodensystem:
- Elektronische Struktur von Atomen
- Konzept von „Penetration and Shielding“
- Effektive Kernladung
- Auffüllregeln
- 2 grundlegende Ordnungsprinzipien
- Periodische Eigenschaften (Größe, Atomisierungsenergie IE, EA)
- Elektronegativität nach Pauling
Formale Oxidationszahlen:
korrekte Zuordnung in Verbindungen
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - III. Grundlagen der chemischen Bindung - Slide 23
Take home message - Lewis Formeln
Das sollte beherrscht werden:
Aufstellen von Lewisformeln
Mesomerie, isoelektronische Verbindungen
Konzept der Hybridisierung
Erklärung von Einfach- und Mehrfachbindungen
Unterschiede zwischen verschiedenen Bindungstypen
Wie sehen eigentlich SF6, IF7 oder HClO4 aus???
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - III. Grundlagen der chemischen Bindung - Slide 32
Take-home message - VB
DasDas
sollte
beherrscht
werden:
sollte
beherrscht
werden:
Erklärung hypervalenter Strukturen als d-Hybride
VSEPR-Theorie:
1) Platzbedarf von Liganden/freien EP bestimmt Struktur
2) Fine-tuning durch Berücksichtigung von Elektronegativitäten
Moleküldynamik: fluktuierende Geometrien
Intermolekulare Wechselwirkungen
- Warum ist O2 ein Diradikal?
- Warum haben CH4 oder H2O je zwei erste Ionisierungspotentiale?
- Können d-Orbitale tatsächlich zur Hybridisierung herangezogen werden?
- Wie sieht B2H6 aus?
- Warum wird in Carbonylkomplexen (M-C≡O) die CO-Bindung geschwächt?
- Warum werden die Protonen von koordiniertem Wasser acider?
- Woher kommt die Bindungsenergie?
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - III. Grundlagen der chemischen Bindung - Slide 67
Take-home message MO-Theorie
Das sollte beherrscht werden:
Verständnis für die Grundlagen der MO Theorie
Regeln, die die Kombination von AO‘s zu MO‘s bestimmen
Aufstellen einfacher MO Diagramme
Anwendung des Konzepts der Liganden Gruppenorbitale
Anwendung des Konzepts der π/σ-Separierung
Wichtig: strikte Trennung von VB (Valenz Bond) und MO (Molekül Orbital) Theorie
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - III. Grundlagen der chemischen Bindung - Slide 94
Take-home message: Zwischenmolekulare Kräfte
Das sollte beherrscht werden:
Van-der Waals Wechselwirkungen und Edelgase
Joule-Thompson Effekt
Aufstellen und interpretieren von Phasendiagrammen:
- Trippelpunkt
- kritischer Punkt
- Schmelzen und Mischungen
- Phasenregel
Kolligative Eigenschaften
Polare Bindungen
H - Brücken
Zwischenmolekulare Kräfte Bestimmen Zustands- und Phasendiagramme
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - IV. Das Massenwirkungsgesetz- Folie 19
Take-home message: Massenwirkungsgesetz
Das sollte beherrscht werden:
Ableitung des MWG aus Kinetik des Gleichgewichts:
 chem. GG = dynamisches GG!
Thermodynamische Grundlage: ΔGReaktion = 0
 ΔG0 = -RTlnK
Formulierung des Massenwirkungsgesetz (MWG)
Achtung: unterschiedliche Formulierung
für c, X, p!
Prinzip des kleinsten Zwanges:
 Gleichgewichtsverschiebung durch c, p, T
Löslichkeitsprodukt
MWG als Grundlage für Stöchiometrien im Gleichgewichtszustand
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - IV. Das Massenwirkungsgesetz- Folie 39
Take-home message: Säuren/Basen
Das sollte beherrscht werden:
Brønsted: Säuren = H+-Donor, Basen = H+-Akzeptor
Säurekonstante: Ks =
[A-aq] [H3O+aq]
[HA]
pKS = -log Ks
Basenkonstante: KB =
[A-aq] [H3O+aq]
[HA]
pKB = -log KB
Trends der Säurestärke
Autoprotolyse des Wassers  pH = -log[H+aq];
Starke Säuren:
Schwache Säuren:
Puffer:
pH + pOH = pKw = 14
pH = -log[HA]0
pH = pKs - log[HA]0
pH = pKs - log([HA]/[A-])
Weitere Säuretypen: Schmelzen: Lux/Flood
Allgemein: Lewis-Konzept, Pearsons HSAB-Prinzip
Brønsted’scher Säure/Base Begriff = Spezialfall der Lewis Säuren und Basen
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - IV. Das Massenwirkungsgesetz- Folie 70
Take-home message: Redoxchemie
Das sollte beherrscht werden:
Begriffe:
Oxidation = e--Abgabe,
Reduktion = e--Aufnahme
Disproportionierung / Komproportionierung
Regeln + Definitionen zur Bestimmung von formalen Oxidationszahlen
Aufstellen von Redox-Teilgleichungen
 Redox-Gesamtgleichung und Stoffgleichung
Richtung einer Redoxreaktion
 Elektrochemische Spannungsreihe,
 Nernst‘sche Gleichung:
 Elektromotorische Kraft
[Produkte]
E = E00 - 0.059 log
z
[Edukte]
Danielelement, Bleiakku
Korrosionsprozesse (edel, unedel)
Elektronenübertragungsprozesse = Grundlage chemischer Reaktionen
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - II. Atombau und PSE - Folie 57
Take home message Nichtmetalle
Das sollte beherrscht werden:
Formeln, Namen und Herstellung von:
- Elementen,
- Elementwasserstoffen,
- HNO3, H3PO4
Zusätzlich:
- Formeln, Namen der Elementoxide
Verständnis:
- Zuordnung der Oxidationszahlen
Speziell:
- Abschätzung/Begründung von Reaktivitäten
--> warum ist Fluor so reaktiv, H2O2 und H4N2 explosiv?
--> warum ist N2 -Fixierung so schwierig?
--> Allgemeine Grundlage für Vorkommen (Erze, Erden ...)
Generell: Schwerpunkt auf Verständnis, nicht auf Auswendiglernen von Abläufen
Jörg Eppinger - Experimentalchemie für Maschinenbau - VI. Chemie der Metalle - Folie 65
Take home message Metalle
Das sollte verstanden sein:
Allgemein:
- Was ist ein Metall, generelle Eigenschaften, Besonderheiten
- Einflüsse auf Redoxpotentiale
- Warum sind Edelmetalle edel?
- Welche Oxidationsstufen sind stabil, warum?
- Herstellung der Elemente
- Formeln, Namen Eigenschaften eines Ions / OZ
(e.g. wichtig CrO42-, Cr2O72-, MnO4-)
Verständnis:
- Zuordnung der Oxidationszahlen
Ligandenfeldtheorie:
- Aufspaltung Tetraeder, Oktaeder
- Zusammenhang LFSE und h.s. / l.s.
- Erwing-Williams-Reihe
- spektrochemische Reihe
Generell: Schwerpunkt auf Verständnis, nicht auf Auswendiglernen von Abläufen