Crazy Schwinn Projectz präsentiert

Collaborative Schwinn Projects präsentiert
Proversion Chemie I
[ Klasse 11c1 ]
Ich habe keine Erfahrung mit unserem diesjährigen Chemielehrer!
Die Zusammenfassung enthält keine Erklärungen, hierfür sind das Heft und das Buch zu Rate
zu ziehen.
I.
Nebengruppen
1. Orbitalmodell
Paulingschreibweise
Energiegeladene Orbitale werden zunächst einfach besetzt, bevor das erste doppelt besetzt
wird.
Reihenfolge: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ...
Eingeteilt in Perioden:
1. Periode 1s
2. Periode 2s 2p
3. Periode 3s 3p
4. Periode 4s 3d 4p
5. Periode 5s 4d 5p
6. Periode 6s 4f 5d 6p
7. Periode 7s 5f 6d ...
Die Voll- oder Halbbesetzung aller d-Orbitale (d10 oder d5) ist energetisch begünstigt und
wird daher bevorzugt.
Bsp: Fe0: (Ar) 4s2 3d6
Fe2+: (Ar) 4s1 3d5
Fe3+: (Ar) 4s0 3d5
Ag: (Kr) 5s1 4d10
Ag+: (Kr) 5s0 4d10
Ionenzustände in der Paulingschreibweise  siehe Heft / B.S.15
2. Energiestufen
Reihenfolge: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ...
Energieniveau der Orbitale steigt kontinuierlich in der Reihenfolge (B.S.11 / Abb. 4).
Jedoch nicht die Ionisierungsenergie: Sie ist abhängig vom Abstand der Elektronen zum Kern,
Anzahl der Protonen und Besetzung der Orbitale (B.S.10 / Abb. 3).
3. Metallische Eigenschaften
- Kationenbildner (insbesondere große Atome)
- Legierungsbildner
- Strom leitend
- Wärme leitend
- duktil / plastisch verformbar
- metallisch glänzend
Elektronengasmodell:
Atomrümpfe bilden festes Gitter, delokalisierte Valenzelektronen bilden ein Elektronengas.
4. Metall-, Ionen-, und Elektronenpaarbindung
Metallbindung: A
Kationengitter mit Elektronengas, Elektronendonator
elektrostatische Anziehung zwischen Kationen und Elektronen
Ionenbindung: A+ BMetall + Nichtmetall (= MeNM), festes Kristallgitter
elektrostatische Anziehung zwischen Kationen und Anionen
Elektronenpaarbindung: A–B (= kovalente Bindung)
Nichtmetalle, gemeinsames Elektronenpaar, Bindungswinkel
5. Hochofen
Energie liefernde Verbrennung des Kokses.
Erzeugung des Reduktionsmittels Kohlenstoffmonoxid.
Reduktion des Eisenoxids zu elementarem Fe.
Im Buch steht nur der letzte Zwischenschritt der Fe-Reduktion: FeO + CO  Fe + CO2
6. Stahlerzeugnis
Stahl = schmiedbares Eisen
< 1,7% C
Thomas-Verfahren (Sauerstoff-Aufblasverfahren):
Durch mit Überdruck eingeblasene Luft oxidieren die Begleitstoffe (C, P, Si, Mn, ...).
Der C-Anteil wird von außen wieder etwas erhöht, nachdem P und C völlig oxidiert wurden.
7. Redoxchemie
Dieses Thema sollte bereits beherrscht werden. Hier nur einige allgemeine Informationen:
Bsp für Oxi-mittel: H2O2, MnO4−, Cr2O72−, OsO4 (hohe Oxidationsstufe der Metalle)
Bsp für Red-mittel: H2, S2O32−, SO32Saures Milieu: MnO4-  Mn2+ farblos
Alkalisches Milieu: MnO4-  MnO2 brauner NS
Saures Milieu: Cr2O72-  2 Cr3+ grün
Alkalisches Milieu: CrO42-  Cr3+ grün
(Grundkenntnis bei StD Maskow)
Permanganat: MnO4- (violett)
Manganat: MnO42- (grün)
Braunstein: MnO2 (brauner NS)
Mangan: Mn2+ (farblos)
Dichromat: Cr2O72- (orange)
Chromat: CrO42- (gelb)
Chrom(III): Cr3+ (grün)
Empfehlung zu den Nebengruppen: B.S.28/29
II. Komplexverbindungen
1. Definition
Komplex = Verbindung höherer Ordnung = Zentralion wird von Liganden komplexiert =
koordinative Bindung
Koordinationszahl KZ = wie viele Liganden vom Zentralion gebunden werden (häufig 6, 4, 2)
Liganden benötigen mindestens ein freies Elektronenpaar:
- Moleküle: H2O, NH3, CO
- Ionen: Cl-, OH-, CN-, O2-, NO22. Benennung
Anionische Liganden: -o statt -id (chloro, cyano, oxo, nitro, hydroxo) (Ausnahme thio)
Neutrale Liganden: aqua, ammin
Zahl der Liganden: mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa, ...
Anionischer Komplex: lat. Name mit -at (ferrat, aluminat)
Neutraler/kationischer Komplex: deutscher Name
Oxidationsstufe des Zentralions in Klammern hinter dessen Namen
Liganden, dann Zentralionnamen
Anionisches Bsp: Na+[Al(OH)4]- = Natriumtetrahydroxoaluminat(III)
Kationisches Bsp: [Cu(NH3)4(H2O)2]2+SO42- = Tetraammindiaquakupfer(II)-sulfat
(Na+ und SO42- sind hier keine Bestandteile des Komplexes)
3. Ligandenaustausch
Liganden lassen sich austauschen.
Der Ligand NH3 z.B. verdrängt den Liganden H2O.
Aquakompelxe können sauer reagieren, weil das Zentralion (z.B. Fe3+ oder Al3+) die Polarität
der O-H-Bindung des Wassers verstärkt und damit die Protolyse erleichtert: Der Ligand H2O
wird zum Ligand OH, es entstehen Oxonium-Ionen.
Genauso können Oxokomplexe entstehen bei noch höherer Oxidationsstufe des
Zentralteilchens (z.B. Cr6+ oder Mn7+): Der Ligand H2O wird zum Ligand O2-.
4. Chelatkomplexe
Mehrzähnige Liganden “umklammern” das Zentralteilchen wie eine Schere (“Chelat”), weil
sie mehrere koordinative Bindungen mit dem Zentralion eingehen können.
Diaminoethan z.B. hat als Ligand zwei Bindungsstellen (beide N-Atome),
genau wie Dimethylglyoxim (B.S.40/Abb.4).
Empfehlung zur Komplexchemie: B.S.46/47
III. Reaktionsgeschwindigkeit
1. Reaktionsgeschwindigkeit
Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit:
v = - Δc(Edukt) / Δt
v = - ΔV(Edukt) / Δt
v = - Δn(Edukt) / Δt
v = Δn(Produkt) / Δt
v = ΔV(Produkt) / Δt
v = Δc(Produkt) / Δt
Schnell: Explosion, Neutralisation, Fällungsreaktion
Langsam: Oxidation
Landolt-Versuch: B.S.50 „Zeitreaktionen.“ + B.S.51 Abb. 3 (Kreisschema)
2. Einflüsse
Beschleunigend wirken:
Größere Eduktmenge, größere Oberfläche, Katalysator,
höherer Druck und höhere Temperatur.
Stoßtheorie: Teilchen reagieren nur, wenn sie richtig orientiert aufeinander prallen mit der
erforderlichen Mindestenergie Emin (= Schwellenenergie).
3. Temperatur
Bewegungsenergie der Teilchen nimmt mit zunehmender Temperatur zu, sodass der Anteil
der Teilchen mit der Mindestenergie Emin größer wird. ( Stoßtheorie)
RGT-Regel: Erhöhung der Temperatur um 10 °C verdoppelt bis verdreifacht die
Reaktionsgeschwindigkeit.
Siehe Abbildung B.S.58:
Rot = niedrigere Temperatur = weniger Moleküle über Emin
Gelb = höhere Temperatur = mehr Moleküle über Emin
4. Katalysator
Katalysierte Reaktionen laufen auf Umwegen (Zwischenprodukt), die zum gleichen Produkt
führen, aber weniger energieaufwendig sind.  Aktivierungsenergie (= Aktivierungsenthalpie) wird gesenkt.  Mehr reaktionsbereite Moleküle.
Heterogene Katalysatoren sind in einer anderen Phase, homogene in derselben Phase wie die
Edukte und Produkte.
Bsp: Synthese von NH3, Auto-Katalysator/3-Wege-Kat, H2SO4 durch Pyroschwefelsäure
Empfehlung zur Reaktionsgeschwindigkeit: B.S.64/65
IV. Chemisches Gleichgewicht
Reaktionen sind umkehrbar (Bsp: Zellatmung <> Photosynthese)
1. Unvollständige Reaktionen
Bsp: PbCl2 + 2 KI  reagieren nicht vollständig zu  2 KCl + PbI2 (Chemie-Übung!)
Ein Stoffgemisch ist im chemischen Gleichgewicht, wenn Edukte und Produkte in einem
bestimmten, von der Reaktionsdauer unabhängigen, Mengenverhältnis vorliegen.
(Das Verhältnis ist von der Temperatur abhängig.)
2. Dynamisches Gleichgewicht
Scheinbarer Stillstand: Im dynamischen Gleichgewicht sind die Stoffmengen der Edukte und
Produkte konstant, da Hin- und Rückreaktion gleich schnell verlaufen. v = v 
3. Massenwirkungsgesetz MWG
K = Gleichgewichtskonstante
(abgeleitet von v = v )
MWG: K = cKoeffizient (Produkte) / cKoeffizient (Edukte)
Feststoffe und Flüssigkeiten bleiben im MWG unbeachtet.
Rechenverfahren:
1. Reaktionslgeichung aufstellen
2. Geg. Konzentrationen aufschreiben
3. Ges. Konzentrationen ausrechnen (geht oft im Kopf)
4. MWG aufstellen und ausrechnen
Empfehlung zur Reaktionsgeschwindigkeit: B.S.94 (bis MWG)
Aufgaben B.S.77
Der nötige Wissenstand endet mit der Seite 77.
Es schadet nicht, sich einmal mit der Seite 78 auseinanderzusetzen (kommt evtl. „als
Denkaufgabe maskiert“ in der SA vor).
Anhang
Im Unterricht behandelte Reaktionen können in der Schulaufgabe vorkommen, die
Vertrautheit mit solchen ist also sehr förderlich.
Aufgaben findet man jeweils am Ende des Kapitels, nach dem Grundwissen (Empfehlungen).
Redoxreaktionen sollten unbedingt wiederholt werden.
Für Leute mit besonderem Interesse hier eine Gleichung, die das Chromatverhalten etwas
verdeutlicht: 2 CrO42- + 2 H3O+  Cr2O72- + 3 H2O
Disproportionierung: Atome einer Oxidationsstufe werden teils oxidiert, teils reduziert.
Synproportionierung: Aus verschiedenen wird eine Oxidationsstufe gebildet. (Gegenteil)
Methan = CH4
Methylgruppe = -CH3
Ethan = C2H6
Ethylgruppe = -C2H5
Was nicht in der SA enthalten sein wird:
- Geschichte (der Atomvorstellung)
- Goldgewinnung und andere Edelmetalle
- Geschwindigkeitsgesetz: v = k * c (Edukt)
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Der Ersteller/CSP übernimmt keine Haftung für die Vollständigkeit und die Korrektheit der zur Verfügung gestellten Daten.
CSP