Chemie-Propädeutikum Prüfung generell - Informatik

Chemie-Propädeutikum Prüfung generell
Zusammengestellt von Murmel ([email protected]). Derzeit (Stand:20.03.04)
online zu finden auf http://www.virtual-cave.at/download/MurmelChemiePO.pdf .
Die Ausarbeitung beruht hauptsächlich aus Postings aus dem Informatikforum
(http://hades.gothic.at/iforum/forumdisplay.php?f=127), aber auch aus Artikeln aus
Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptseite) . Ich übernehme keinen Anspruch
auf Vollständigkeit und Richtigkeit oder die Tatsache, ob wieder genau dieselben
Fragen zur Prüfung kommen.
Rote Schrift stellt Variationen in den Prüfungsfragen dar.
1) a) Unterschied Reinstoff – Mischung
Während ein Reinstoff einheitlich zusammengesetzt ist und mit physikalischen
Methoden nicht in seine Bestandteile aufgetrennt werden kann, ist dies im Falle einer
Mischung möglich.
b) Woran kann man bei einem Stoff erkennen, ob es sich um eine Mischung
handelt?
Ist der Stoff homogen, kann man die Mischung nur durch chemische Analyse
feststellen, ist er heterogen, kann man mehrere Phasen erkennen, notfalls auch erst
nach einer der folgenden Trennmethoden:
Sedimentation und Aufrahmen, Extrahieren, Umkristallisieren, Filtration, Destillation
oder Chromatographie.
c) Was bedeutet homogen, heterogen?
Dies sind Bezeichnungen für Eigenschaften von Mischungen. Homogene Stoffe
besitzen ein einheitliches Aussehen und nur eine einzige Phase (z.B. Salzwasser,
Erdgas etc…), wohingegen heterogene Stoffe ein uneinheitliches Aussehen mit
mehreren Phasen besitzen und sich generell durch verschiedene physikalische
Operationen in ihre Einzelphasen trennen lassen (s. oben).
2) Wie viele Atome sind in 1 cm^3 Quecksilber (Dichte = 13,546 g/ml;
NA = 6,022*10^23)/ in 1 cm^3 Gold (Dichte = 19,3 g/ml;
NA = 6,022*10^23)?
1ml = 1cm³ (einfache Umrechnung von Liter auf dm³)
Da die Dichte von Hg gegeben ist mit 13.546g/ml, kann man sich leicht
ausrechnen wie schwer 1ml bzw. 1cm³ Hg ist:
1ml*13.546g/ml=13.546g
Laut Periodensystem hat Hg ein Molmassengewicht von 200,59 d.h. 1Mol wiegt
200,59g.
Nun berechnet man die Anzahl von Mol die genau 13,546g Hg entsprechen:
13.546g / 200.59g/mol = 0.0675mol
Da ein Mol eines Stoffes genau 6.022*10^23 Atome enthält kann man nun die
Anzahl von Atomen in 0.0675mol berechnen:
6.022*10^23*0.0675 = 4.065*10^22Atome.
M(Au)=196,97 g/mol
m= 19,3/196,97 = 0,979 mol
Anzahl Atome = 0,979 * 6,022*10^23
= 5,9 * 10^22 Atome
3) Geben sie die # der Protonen, Neutronen und Elektronen von O / Bor / Chlor an
Sauerstoff hat:
-die Ordnungszahl 8 = Anzahl der Protonen im Kern
-die Massenzahl ist 16 => es befinden sich 16 Teilchen im Kern, davon sind 8
Protonen (weiß man ja von der Ordnungszahl) und daher müssen hier noch 8
Neutronen sein (16-8=8)
-die Anzahl der Elektronen ist im neutalen Zustand (den man normalerweise
annimmt) gleich der Anzahl der Protonen => 8 Elektronen
Bor hat gleichermaßen: 5 Protonen, 11-5 = 6 Neutronen, neutraler Zustand -> 5
Elektronen
Chlor hat gleichermaßen: 17 Protonen, 35-17= 18 Neutronen, neutraler Zustand > 17 Elektronen
4) Erklären Sie den Begriff Elektronenkonfigurarion / Geben Sie die
Elektronenkonfiguration von Bor/Chlor an
Elektronenkonfiguration nennt man die abgekürzte Schreibweise für das
Energiestufendiagramm.
Die Elektronen befinden sich auf kreisförmigen Umlaufbahnen (= Schallen) mit
den Bezeichnungen K, L, M, N, O, P, Q, ausserdem haben sie noch untereinander
eine paarweise Anordnung = SPIN, Elektronenspin. Dabei kann man je nach der
Anzahl der Elektronen, die gemeinsam diesen Spin teilen zwischen:
s: maximal 2 Elektronen
p: maximal 6 Elektronen
d: maximal 10 Elektronen
f: maximal 14 Elektronen
(e=elektron)
1: Schale 2 e : s
2: Schale 8 e : s p
3: Schale 18 e : s p d
4: Schale 32 e : s p d f
Elektronenkonfiguration von Bor: 1s^2 2s^2 p^1
Elektronenkonfiguration von Chlor: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2
5) Erklären Sie die Oktettregel, wieso gilt diese strenggenommen nur bis zum
Element Neon?
Die Oktettregel besagt, dass Ionen besonders stabil sind, also schwer Reaktionen
eingehen, wenn sie die Edelgaskonfiguration, also (ab der zweiten Periode des
Periodensystems) acht Außenelektronen besitzen.
Sie gilt nur bis zum Element Neon streng, da Elemente höherer Perioden in kovalenten
Verbindungen auch mehr als 8 Elektronen in ihrer Außenschale haben können, und
sich dadurch Bindungen ergeben, die diese Regel verletzen.
6) Erklären sie die charakteristischen Eigenschaften von Metallen.
Metallische Stoffe besitzen generell:
- Elektrische Leitfähigkeit
- Glanz
- Duktivität (Schmiedbarkeit, Verformbarkeit)
- Nicht wasserlöslich. Alkalimetalle können jedoch mit Wasser reagieren, wodurch
lösliche Salze entstehen (z. B. Natrium, Lithium, Kalium)
7) Atombindung erklären
Die Atombindung sorgt dafür, dass zwei oder mehr Atome eine feste Bindung
miteinander eingehen. Das Grundprinzip der Atombindung beruht darauf, dass die
Bindungspartner sich gegenseitig Elektronen zur "Benutzung" zur Verfügung stellen,
um so den Edelgaszustand zu erreichen (s. Oktettregel). Im Gegensatz zur
Ionenbindung tragen die atomaren Bindungspartner dabei keine elektrischen
Ladungen, da jedes Atom seine Elektronen behält.
8) Formel für Magnesiumnitrid / Magnesiumphosphat?
Mg3N2 / Mg3 (PO4)2
9) Name von NaNO3 / Na2SO4 / NaCl
NaNO3 ist Natriumnitrat.
Wie man darauf kommt: hier handelt es sich um eine Bindung zwischen einem
Metall (Na) und einem nicht-Metall (NO3) die zu einem Salz führt.
Salze benennt man indem man schreibt Metall + nicht-Metall + der endung -id
zb NaCL NatriumaChlorid
es gibt aber spezialfälle wo das nicht-Metall schon eine verbindung ist dann gibt es
spezielle endungen
N03 .....Nitrat
SO4 ... Sulfat
SO3 .... Sulfit
PO4 .... Phosphat
Na2SO4 ist Natriumsulfat.
NaCl ist Natriumchlorid, vulgo: Salz.
10) Was sind Komplexe Ionen? / Erklären Sie das Phänomen der Osmose.
Bei komplexen Ionen trägt nicht ein einzelnes Atom die Ladung, sondern eine
Atomgruppe. Die Ladung ist über das gesamte Teilchen verteilt. (Bsp: (SO4) 2-,
(NO3) - )
Osmose ist die ablaufende Bewegung von Materieteilchen einer Phase durch eine
andere Phase in eine dritte Phase. Die Osmose läuft immer vom Ort höherer
Konzentration zum Ort niedriger Konzentration ohne jeglichen Energieverbrauch ab.
11) Wie verändert sich der Siedepunkt einer Flüssigkeit mit der Lösung eines
Stoffes? / Geben Sie 2 Beispiele für Festkörperverbindungen an.
Mit der Lösung eines Stoffes steigt auch der Siedepunkt.
BN Bornitrit
SiC Siliziumkarbid
C Diamant
12) Oxidationszahl von Pt in K2PtCl6 / Cr in K2Cr2O7
Man fängt beim elektronegativsten Stoff an, das ist das Chlor mit 3,0.
Die 6 Cl Atome reißen also je ein Elektron an sich und haben damit eine volle
Schale.
Die beiden Kaliumatome geben dagegen je ein Elektron ab und fallen damit auf
die letzte volle Schale zurück.
Man hat also 6+ und 2- Ladungen. Insgesamt muss das Molekül aber neutral
bleiben, also bekommt Platin 4 Elektronen (Oxidationszahl = 4)
K2Cr2O7
O7 = - 14
K2 = + 2
in Summe muss 0 rauskommen, daher:
Cr2 = + 12 => Cr = 6
13) „Molekülmasse“ / „Atommasse“ erklären
Als Molekülmasse bezeichnet man die Summe der Atommassen aller Atome in einem
Molekül. Zu ihrer Bestimmung addiert man einfach die Atommassen aller am Aufbau
eines Moleküls beteiligten Atome.
Eine Atommasseeinheit ( 1 µ) ist definiert als 1/12tel des Gewicht eines 12C-Isotops,
was etwa auch der Masse eines H-Atoms entspricht.
14) Litergewicht (g/l) von Schwefeldioxid
Schwefeldioxid hat als Summenformel SO2
S hat ein Molmassengewicht von ca. 32
O ca. 16
-> SO2 hat ein Molmassengewicht von 64
SO2 ist ein ideales Gas, daher hat 1Mol genau 22,4 L
-> SO2 hat eine Dichte von 2,857g/l
15) Wie viel Liter Luft braucht man für die Verbrennung von 20g Magnesium zu
MgO? (21% der Luft sind Sauerstoff)
Mg + O2 -> MgO
2Mg + O2 -> 2MgO
(2 mol) (1 mol) (2 mol)
1 mol Mg=24 gr
2 mol Mg=48 gr
48gr Mg ------> 22,4L Sauerstoff
20 gr Mg ------> x
---------------------------------x=(20*22,4)/48
x=9,3 Liter Sauerstoff
ca. 21% der Luft sind Sauerstoff
also;
100L luft ---> 21 sauerstoff
x L ----> 9,3 sauerstoff
--------------------------------x=(9,3*100)/21
x= 44,4 Liter luft
16) Enthalpie erklären
Enthalpie ist der Energietransfer, mit dem jede chemische Reaktion verbunden ist, sie
kann mit dem Kalorimeter gemessen werden und ist für reine Elemente als 0 definiert.
17) Zusammenhang zwischen freier Enthalpie, Enthalpie und Entropie?
∆G = ∆H – T∆S
G ist die freie Enthalpie, H die Enthalpie und S die Entropie.
18) Wirkung eines Katalysators anhand eines Energiediagramms
Ein Katalysator verringert die nötige Aktivierungsenergie für eine chemische
Reaktion.
19) Was versteht man unter einer Reaktion 2. Ordnung?
Im Fall einer Reaktion zweiter Ordnung reagieren zwei Rektanden zu einem oder
mehreren Produkten. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist dabei abhängig von der
Konzentration der Ausgangsstoffe.
20) Schreiben sie die allgemeine Form des Massenwirkungsgesetzes für eine
Reaktion an
Das Massenwirkungsgesetz für die folgende Reaktion
aA + bB
cC + dD
wird wie folgt formuliert:
21) Was ist der pH-Wert?
Der pH-Wert ist ein Maß für den Säuregehalt einer Lösung und wird berechnet durch
pH = -log 10 [H3O+]
22) Eigenschaften von Pufferlösungen
Pufferlösungen können den pH-Wert bei Zugabe einer externen Protonenquelle relativ
konstant halten. Die Pufferkapazität definiert hierbei die Menge an starker Säure und
starker Base, die der Lösung zugesetzt werden kann, ohne den pH-Wert zu ändern.
23) Konjugierte Base zu H2O angeben
Die konjugierte base von H2O ist OH-, denn es gilt:
H2O + H2O => OH- + H3O+
24) pH-Wert einer 0,1 M NaOH- Lösung?
pH = -log [H+]
pOH = -log [OH-] = -log [0,1] = 1
pH + pOH = 14
pH = 14 - pOH = 13
0,1 M NaOH ergeben einen pH - Wert von 13
25) Worauf beziehen sich Normalpotentiale? / Was versteht man unter einem pHIndikator?
Das Normalpotential E gibt an, wie leicht Elektronen aufgenommen und abgegeben
werden. Eine Teilreaktion mit einem höheren Normalpotential läuft als Reduktion ab,
die mit dem kleineren als Oxidation.
Ein pH-Indikator ist ein Stoff, mithilfe dessen man den pH-Wert eines anderen
Stoffes durch Farbveränderung grob bestimmen kann.
26) Zeichnen sie die funktionelle Gruppe, die einem Alkohol / einer Carbonsäure
entspricht.
Alkohol:
Aldehyd:
Keton:
Amin: CH3 – NH2
Carbonsäure: