1 Allgemeine Grundlagen und chemische Bindung Flashcards
- Wie bezeichnet man die Grundstoffe?
Elemente
- aus nicht mehr mit chemischen Mitteln weiter zerlegbaren Teilchen (Atomen)
- Wie nennt man Stoffe, die nur aus einer Atomart bestehen?
Elementsubstanzen
- Was zeichnet ein Molekülverbindung aus?
zwei oder mehrere Atome sind fest miteinander verbunden (H2O etc.)
- Was zeichnet Ionenverbindungen aus?
bestehen aus Ionen (diese entstehen durch Elektronenaufnahme oder Elektronenabgabe aus den Atomen (z.B. NaCl)
- Was zeichnet den Aggregatzustand “fest” aus?
- höchste Ordnung
- Beweglichkeit Teilchen eingeschränkt
- feste Materie mit stabiler äußerer Form und definiertem Volumen
- Was zeichnet den Aggregatzustand “flüssig” aus?
- Materie ohne stabile Form, aber definiertes Volumen
- Beweglichkeit der Teilchen größer als im festen Zustand
- Was zeichnet den Aggregatzustand “gasförmig” aus?
- Stoffe füllen Raum völlig aus, da sich Teilchen bewegen
- kein stabiles Volumen
- keine Stabile Form
- Was versteht man unter “realen Gasen”?
- Teilchen wechselwirken miteinander und haben ein Eigenvolumen
- liegen unter physiologischen Bedingungen vor
- Was versteht man unter “idealen Gasen”?
Gasmoleküle oder Atome bewegen sich regellos und üben keine Wechselwirkungen aus
- Was liegt zwischen den einzelnen Aggregatzuständen?
Übergänge =Phasenumwandlungen in Abhängigkeit von Temperatur und Druck
A1.1
- Was kann in einem Phasendiagramm abgelesen werden?
der Druck und die Temperatur, unter denen der betreffende Stoff fest, flüssig oder gasförmig ist
A1.1
- Was sind “reine Stoffe”?
Elemente und Elementsubstanzen, sowie Molekül- und Innenverbindungen
Kriterium: Sie besitzen eine definierte Zusammensetzung und konstante physikalische Eigenschaften!
- Woraus bestehen “Gemische”?
aus mehreren “reinen Stoffen” in unterschiedlichen Verhältnissen
- Was sind “homogene Gemische”?
- erscheinen einheitlich
- Stoffe in nur einem Aggregatzustand
(Gasmischungen, Lösungen, Legierungen)
- Was sind “heterogene Gemische”?
- erkennbar unterschiedliche Teilchen
- reine Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen, oder mehrere reine Stoffe, die sich nicht ineinander lösen
- Wie heißt das heterogene Gemisch aus folgenden Aggregatzuständen: fest-fest?
Gemenge, Konglomerat (z.B. Ostseesand)
- Wie heißt das heterogene Gemisch aus folgenden Aggregatzuständen: fest-flüssig?
Aufschlämmung, Suspension (z.B. Penicillinsuspension)
- Wie heißt das heterogene Gemisch aus folgenden Aggregatzuständen: flüssig-flüssig?
Emulsion (z.B. Cremes)
- Wie heißt das heterogene Gemisch aus folgenden Aggregatzuständen: fest-gasförmig?
Aerosol (Rauch, Inhalationspräparate)
- Wie heißt das heterogene Gemisch aus folgenden Aggregatzuständen: flüssig-gasförmig?
Aerosol (Nebel, Inhalationspräparate)
- Was zeichnet Aerosole aus?
Inhalationstherapie (z.B. bei Asthma)
- Medikament kann so direkt am Zielorgan (tiefe Atemwege) deponiert werden, so kommt es zu keinen nennenswerten Nebenwirkungen auf andere Organe
- Was ist eine “Phase”?
ein nach außen einheitlich aussehendes Stoffsystem in nur einem bestimmten Aggregatzustand vorliegt
- homogenes System => eine Phase
- heterogenes System => mehrere Phasen
- Was ist eine “Lösung”?
homogenes Gemisch aus mindestens zwei Komponenten gleichen Aggregatzustandes
- Komponente im Überschuss => “Lösungsmittel”
- andere Komponenten => gelöste Stoffe
- ! Was ist eine Emulsion?
eine Emulsion (z.B. Cremes) ist ein heterogenes Gemisch aus Flüssigkeiten
- In welche Elementarteilchen lassen sich Atome spalten?
- Proton: trägt eine positiv Ladung +e, Kernbestandteil
- Neutron: neutral, Kernbestandteil
- Elektron: trägt eine negative Ladung -e , Hüllenbestandteil
- Wie ist die atomare Masseneinheit u definiert?
als 1/12 der Masse eines Atoms der Kohlenstoffnukleids 12 | 6 C
=> 1u = 1,66057 * 10^-27 kg
also hat 12 | 6 C eine Masse von 12 u
- Durch welche zwei Zahlen wird eine Atom (Nuklid) eindeutig charakterisiert?
- Massezahl (=Nukleonenzahl, Gesamtzahl der Protonen und Neutronen, entspricht ungefähr der Atommasse in u)
- Ordnungszahl (=Kernladungszahl, Summe der Protonen (+) im Kern
- Was liegt vor wenn die Elektronenanzahl und Protonenzahl voneinander abweichen?
Ionen
- Was ist bei chemischen Elementen immer gleich und was kann variieren?
- Atome mit gleicher Protonenzahl
- Neutronenzahl kann variieren => Isotope des entsprechenden Elementes
- Was besitzen die Isotope eines Elements?
gleiche chemische Eigenschaften
- Was machen instabile Atomkerne?
sie gehen durch Abgabe von radioaktiver Strahlung in eine stabileren Zustand über
- sie werden auch Radioisotope/ Radionuklide genannt
- Eigenstrahlung= Radioaktivität
- Welche drei Strahlungsarten kann der Atomkern von natürlichen radioaktiven Nukliden emittieren?
a-Strahlen: positiv geladene 4 | 2 He-Kerne
ß- -Strahlen: Elektronen; Entstehung: Ein Neutron im Kern zerfällt in ein Proton( bleibt im Kern, Ordnungszahl erhöht sich um 1) und ein Elektron (wird aus dem Kern geschleudert)
ß+ -Strahlen: Positronen; Entstehung: Ein Proton wird im Kern zu einem Neutron umgewandelt (Positronen haben Masse wie Elektronen, tragen jedoch eine positive Ladung) (Stichwort PET)
y-Strahlen: energiereiche elektromagnetische Strahlung mit KURZER Wellenlänge
- Wie nimmt die Reichweite und Durchdringungsfähigkeit der Strahlungen zu?
a -> ß -> y
a-Strahlung (Abschirmung mit 0,05 mm Alufolie oder Papier
ß-Strahlung (Abschirmung mit 0,5 mm Alufolie)
y-Strahlung (Abschirmung nur mit dicken Bleiplatten)
- Wie kann eine Kernreaktionsgleichung im a-Zerfall aussehen?
226 | 88 Ra (Radium) -> 222 | 86 Rn (Radon) + 4 | 2 He (Helium)
Bild S. 7
- Wie kann eine Kernreaktionsgleichung im ß+ -Zerfall aussehen?
13 | 7 N -> 13 6 C + 0 | +1 e
Bild S. 7
- Was ist 13| 6 C?
ein stabiles Isotop des Kohlenstoffes
- wird zum C13-Atemtest verwendet
- Was ist die Halbwertzeit?
Zeit in der genau die Hälfte einer bestimmten Zahl radioaktiver Isotope zerfallen ist
- !! Isotope haben die gleiche…
Ordnungszahl
- !! Wie hoch ist die relative Atommasse von Deuterium?
etwa 2; Deuterium: 2 | 1 H
- !! Wie hoch ist die relative Atommasse von Tritium?
etwa 3; Tritium: 3 | 1 H
- Wem entspricht die wellenmechanische Beschreibung des Atoms?
der Vorstellung einer über das Atom verteilten Elektronenwolke!
- Welches Aussehen hat die Elektronenwolke des Wasserstoffatoms?
kugelsymmetrisch (s-Orbital)
- mit 90%-tiger Wahrscheinlichkeit hält sich dort das Elektron auf
- Welche Orbitale spielen bei den in der Biochemie vorkommenden Elementen eine Rolle?
s-, p-, d- und f-Orbitale
- Was besagt das “Pauli-Prinzip”?
Zwei Elektronen dürfen nicht in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen
- Was besagt die “Hundt-Regel”?
Bei energetisch gleichen Orbitalen werden diese zuerst mit je einem Elektron besetzt, bevor mit dem zweiten Elektron aufgefüllt wird
- Wo liegt das 4s-Orbital energetisch?
- das 4s-Orbital liegt energetisch UNTER dem 3d-Orbital
- 4s muss also ZUERST besetzt werden
A1.4
A1.5
- Die Ordnungszahl (Kernladungs- oder Protonenzahl) entspricht nicht nur der Protonenanzahl, sondern auch der…
Anzahl der Elektronen in der Atomhülle
- Wie wird die äußere Schale bezeichnet?
Valenzschale
- ihre Elektronen heißen Valenzelektronen (Außenelektronen)
- Was spiegeln die Hauptgruppen I-VIII (neu: 1-18)wieder?
die Anzahl der Valenzelektronen des jeweiligen Elementes
- Was sagen die Hauptgruppen (senkrecht) im PES aus?
- ähnliche Elemente mit analoger Elektronenkonfiguration
- chemisch ähnliche Eigenschaften (daher die Gruppennamen)
- gleiche Anzahl von Valenzelektronen
- Was sagen die Perioden (waagerecht) im PES aus?
- Ordnungszahl nimmt immer um 1 zu (=Protonenzahl erhöht sich um 1)
- die Eigenschaften ändern sich innerhalb einer Periode
- Perioden entsprechen den Schalen
- PES: Was macht der Atomradius innerhalb einer Periode von links nach rechts?
er nimmt ab
- Zunahme von positiven und negativen Ladungen innerhalb einer Periode -> stärkere Wechselwirkungen -> Atom zieht sich zusammen
- PES: Was passiert mit dem Atomradius innerhalb einer Gruppe von oben nach unten?
er nimmt zu
- jede Periode mehr bedeute eine neue Schale mehr
- Was ist die Elektronenaffinität?
die Energie die frei wird, wenn ein Elektron aus dem Unendlichen in das tiefste freie Orbital eingebaut wird => ein Anion entsteht!
- PES: Die Elektronenaffinität nimmt innerhalb einer Gruppe von oben nach unten…
ab
- PES: Die Elektronenaffinität nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts…
zu
- Was ist die Ionisierungsenergie?
die Energie die man benötigt um ein Elektron aus dem höchsten besetzten Orbital eines Atoms zu reißen
- PES: Die Ionisierungsenergie nimmt innerhalb einer Gruppe von oben nach unten…
ab
- PES: Die Ionisierungsenergie nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts…
zu
- Was ist die EN?
EN bezieht sich auf Verschiebungen der Elektronendichte in kovalenten Bindungen
- nicht elementspezifisch
- PES: Die EN nimmt innerhalb einer Gruppe von oben nach unten…
ab
- PES: Die EN nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts…
zu
- Wie hoch ist der Massenanteil an C im menschlichen Körper?
20 %
T1.4
- Wie hoch ist der Massenanteil an O im menschlichen Körper?
63 %
- Wie hoch ist der Massenanteil von H im menschlichen Körper?
10 %
- Wie hoch ist der Massenanteil von N im menschlichen Körper?
3 %
- !! Wie viele Außenelektronen hat Phosphor?
5
- (da 5. Hauptgruppe)
- ! Welches Element hat nach Sauerstoff (63%) den höchsten Massenanteil im menschlichen Körper?
Kohlenstoff (20%)
- Was ist Radon?
ein Edelgas
- Was ist wichtig an Natrium (Na, 1. Hg, Alkalimetall)?
- wichtigstes Kation des Extrazellularraumes
- wichtig für den Aufbau des osmotischen Drucks
- Aktivierung von Enzymen
- Nervenleitung und Muskelerregung
- Was ist wichtig an Kalium (K, 1.Hg, Alkalimetall)?
- wichtigstes Kation des Extrazellularraumes
- Antagonisten der Natriumionen
- Dünger
- Was ist wichtig an Magnesium (Mg, 2. Hg, Erdalkalimetall)?
- im Mensch ca. 30g chemisch gebunden
- zweitwichtigstes intrazelluläres Kation
- wichtiger Katalysator
- Bestandteil Chlorophyll
- therapeutisch: best. Herzhytmusstörungen, Wehenhemmung, Sodbrennen
- Was ist wichtig an Calcium (Ca, 2. Hg, Erdalkalimetall?
- Bestandteil Knochen
- wichtig für Zellwandbildung, Zellteillung, Muskelkontraktion, Blutgerinnung
- Was ist wichtig an Barium (Ba, 2. Hg, Erdalkalimetall)?
- Bariumsulfat als Röntgenkontratmittel, da sehr schwer löslich
- lösliche Verbinungen wären sehr giftig
- Was ist wichtig an Kohlenstoff (C, 4. Hg, Kohlenstoffgruppe)?
- Träger aller Lebenserscheinungen auf der Erde
- Was ist wichtig an Stickstoff (N, 5. Hg, Stickstoffgruppe)?
- Bestandteil von Proteinen, Nucleinsäuren, Coenzymen
- Ersticken in Stickstoffatmosphäre beruht auf Sauerstoffmangel!
- wichtiges Düngemittel
- Was ist wichtig an Phosphor (P, 5. Hg, Stickstoffgruppe)?
- 700g im menschlichen Körper, 600g davon im Knochen als Phosphat gebunden
- als Ester in der DNA und in Phospholipiden
- Was ist wichtig an Sauerstoff (O, 6. Hg, Chalkogene)?
- zu 50% in der Erdkruste gebunden
- für energieliefernde Umsätze wie der Atmung lebensnotwendig
- ab nur 7 % Sauerstoff tritt Bewusstlosigkeit ein
- ab nur 3 % Ersticken
- O3 (Ozon) hat desinfizierende Wirkung
- Was ist wichtig an Fluor (F, 7. Hg, Halogene)?
- ca. 800g im menschlichen Organismus, Zahnschmelz, Dentin, Knochen, Blut
- Kariesschutz
- Osteoperose-Therapie (wirkt knochenverfestigend)
- in Blutersatzmitteln, da O2- und CO2 -Transport möglich ist
- Was ist wichtig an Chlor (Cl, 7. Hg, Halogene)?
- Chlorgas zerstört tierisches und pflanzliches Gewebe durch Oxidation, Substitions von H oder Chloraddition an Doppelbindungen
- lebensnotwendig für: Säure-Base-Gleichgewicht, Wasserhaushalt, Nieren- und Magensekretion
- Was ist wichtig an Tod (I, 7. Hg, Halogene)?
- Iodtinktur => Desinfektion
- Iod in Nahrung => Speicherung in der Schilddrüse -> Thyroxin-Synthese (Mangel an Iod -> Störung der Schilddrüsenfinktion)
- Wie entsteht u.a. Radon (Rn)?
als Zerfallsprodukt aus Radium (Ra)
- Was besagt die Oktett-Regel?
Bestreben der Atome und Ionen, durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen bzw. durch Bindungsbildung die Edelgaskonfiguration zu erreichen
- Was ist ein Ion?
ein elektrisch geladenes Teilchen
- Was ist bei Atomen und ihren entsprechenden Ionen immer gleich?
die Protonenanzahl
- Was ist die Ionenbindung?
Eine auf Coulomb-Kräften beruhende elektrostatische Bindung zwischen Kationen (+) und Anionen (-)
- Wie werden Innenverbindungen noch bezeichnet?
als Salze
- Name des Kations (meist dt. Name des Metalls) zuerst genannt, dann Name des Anions (meist lat. Name des Nichtmetalls, einatomig: -id, mehratomig mit O enthalten: -at und -it Endungen)
T.1.6, T1.7
- Was ist Na + ?
ein Natrium-Kation
- Was ist Cu + ?
Kuper-(I)-Kation
- Was ist Cu 2+ ?
Kupfer-(II)-Kation
- Was ist OH - ?
-hydroxid
- Was ist CN - ?
-cyanid
- Was ist OCl - ?
-hypochlorit
- Was ist PO4 3- ?
-phosphat
- Was ist CO3 2- ?
-carbonat
- Was ist HCO3 - ?
-hydrogencarbonat
- Was ist NH4 + ?
Ammonium-
- Was ist PH4 + ?
Phosphonium-
- Was ist OH3 + ?
Oxonium- (Hydronium-)
- Was ist ClO3 - ?
-chlorat
- Was ist ClO4 - ?
-perchlorat
- Was ist SO3 2- ?
-sulfit
- Was ist SO4 2- ?
-sulfat
- Was ist Cl - ?
-chlorid
- Was ist O 2- ?
-oxid
- Was ist S 2- ?
-sulfid
- Was ist NO2 - ?
-nitrit
- Was ist NO3 - ?
-nitrat
- Was ist CH3COO - ?
-acetat
- Was ist C2O4 2- ?
-oxalat
- Was ist CrO4 2- ?
-chromat
- Was ist CrO7 2- ?
-dichromat
- Was ist MnO4 2- ?
-manganat
- Was ist MnO4 - ?
-permanganat
- Welches Salz ist NaHCO3 ?
Natriumhydrogencarbonat (Natron)
- gegen Magenübersäuerung
- Welches Salz ist FeSO4 ?
Eisen-(II)-sulfat
- Eisentherapie bei Anämie
- Welches Salz ist KNO3 ?
Kaliumnitrat (Salpeter)
- Kältemischungen, für Schwarzpulver
- Welches Salz ist BaSO4 ?
Bariumsulfat
- Röntgenkontrastmittel (Verdauungstrakt)
- Welches Salz ist NaH2PO4 ?
Natriumdihydrogenphosphat
- wichtiger Pufferbestandteil
- Welches Salz ist CH3COONa ?
Natriumacetat
- wichtiger Pufferbestandteil
- Welches Salz ist AgNO3 ?
Silbernitrat
- Oxidationsmittel der Tollens-Reagenz
- Wie entstehen Ionenverbindungen zwischen zwei Elementen?
- Atome des einen Elementes haben geringe Ionisierungsenergie (geben Elektronen leicht ab, 1. und 2. Hg)
- Atome des anderen Elementes haben hohe Elektronenaffinität (nehmen Elektronen leicht auf, 6. und 7. Hg)
- Wie ordnen sich Ionen im festen Zustand an?
als Ionenkristall
- jedes Na+ -Ion ist z.B. Von sechs Cl- -Ionen umgeben und jedes Cl- -Ion ist von sechs Na+ -Ionen umgeben
- elektrostatische Wechselwirkung erfolgt in alle Raumrichtungen
A1.8
- Worauf beruht nach dem Modell von Lewis (“Punkte/ Striche”) die kovalente Bindung (=Atombindung)?
auf Elektronenpaaren (Elektronenpaarbindungen) die beiden Bindungenspartnern gemeinsam gehören
- jeder Partner stellt ein oder mehrere Valenzelektronen zur Verfügung
- verbleibende Elektronen heißen “nicht bindende” oder “freie” Elektronen
- Welche Atome, Ionen oder Moleküle werden als Radikale bezeichnet?
wenn mindestens ein “ungepaartes” Elektron (z.B. NO)
- Radikale erfüllen die Oktettregel nicht
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Wasserstoff H2
- Bindungswinkel 104,5°
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Wasser H2O
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Sauerstoff O2
- Formel mit der Doppelbindung entspricht den tatsächlichen Verhältnissen weniger gut, Oktett wird zwar erreicht, aber eigentlich ist O2 ein stabile Diradikal
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Ozon O3
- mesomere Grenzformeln
- Bindungswinkel 117°
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Wasserstoffperoxid
- verdrillt angeordnet
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Ammoniak NH3
- Bindungswinkel 107°
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Stickstoff N2
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Stickstoffmonoxid NO
- Raumtemperatur ein stabiles Radikal
- mesomere Grenzformeln
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Stickstoffdioxid NO2
- bei Raumtemperatur ein stabiles Radikal
- Oktett am N nicht erreicht
- mesomere Grenzformeln
- Bindungswinkel 134°
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Methan CH4
- Bindungswinkel 109,5°
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Cyanid-Ion
- Welches Molekül ist dargestellt (Lewis-Formel)?
Carbonat-Ion CO3 2-
- Bindungswinkel 120°
- Wovon hängt die Bindigkeit eines Atoms ab?
Davon, wie viele Elektronen ihm noch zur Edelgaskonfiguration fehlen
- Was zeichnet eine polare Atombindung aus?
Bindungselektronen gehören beiden Atomen nur dann zu gleichen Teilen wenn die Bindung aus gleichen Atomen besteht (z.B. H2 etc.)
- sonst sind alle Bindungen polar aufgebaut (mit sog. Partialladungen= tatsächlich auftretende Ladungen) => Dipol (z.B. H2O etc., messbar über Dipolmoment)
- gilt nicht für symmetrische Moleküle wie z.B. CO2 weil die Ladungsschwerpunkte zusammenfallen!!
A1.9
- Was ist die EN?
die Elektronegativität (EN) ist ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms, in einer Atombindung das bindende Elektron an sich zu ziehen!
- errechnet sich aus der Ionisierungsenergie und der Elektronenaffinität
- Differenz zweier ENs => Polarität der Bindung abschätzbar, desto polarer, desto INstabiler!
- was passiert bei der Koordinativen Bindung?
ein Bindungspartner stellt dem beide Bindungselektronen zur Verfügung
- wichtig bei Komplexverbindungen (Bindung zu einem Metall-Ion)
- Bindungsstärke wie ionische oder Atombindung
- Was ist ein Ligand?
Elektronenlieferant in der koordinativen Bindung
- Was ist das Zentralatom oder Zentralion?
Elektronenempfänger in der koordinativen Bindung
- Was ist die Koordinationszahl?
die Zahl der Elektronenpaare die vom Zentralatom aufgenommen werden können
- häufig 4 und 6
- z.B Hexacyanidoferrat-(II)Anion: [Fe(CN)6]4- => Zentralion= Eisen, um Edelgaskonfiguration zu erreichen, fehlen dem Fe2+ noch 12 Elektronen, diese werden von 6 Cyanidionen geliefert, daher Koordinationszahl 6
- Wie treten H-Brücken auf?
intra- und intermolekular
- Was sind die Voraussetzungen zur Ausbildung von H-Brücken?
- H-Atome, die kovalent an ein elektronegatives Atom gebunden sind (=polarisierte Bindung)
- das bindende Elektronenpaar wird wird vom Atom mit der höheren EN angezogen, so erhält H eine positive Partialladung -> tritt dann mit dem negativ polarisierten Partner (hat freie Elektronenpaare) in Wechselwirkung
A1.10
- Welche Bindungsenergie weist eine H-Brücken-Verbindung auf?
2-50kJ /mol
- eine niedrige Bindungsenergie, ca. 1/10 der kovalenten oder ionischen Bindungen
- Warum kommt reine, flüssige Essigsäure in der Regel als Dimer vor?
weil sich H-Brücken bilden
- Warum siedet Wasser erst bei 100° Celsius?
weil intermolekulare H-Brücken zu Molekülassoziaten führen ist die Siedetemperatur sehr hoch!
- ! H2 hat kein freies…
Elektronenpaar
- Je apolarer eine Bindung ist, desto…
stabiler ist sie!
- starke Polarität würde ein Auseinanderdriften der Ionen begünstigen
- Bei welchen Molekülen treten vor allem Wasserstoffbrückenbindungen auf?
bei Molekülen die eine R-NH/ NH2 oder eine OH-Gruppe besitzen
A1.10