2.1 Wasserstoff, Säure-Base

Question 1

H₂ allgemein

Answer 1

häufigsten Element im Weltall (66,67%)

Massenanteil Erde 0,12%

Häufigkeit 10. Stelle

geringste Dichte

zweiatomig, farb- geruchlos, hohes Diffusionsvermögen

bei Raumtemp. sehr beständig und reaktionsträge

H-H Bindung stabilste homonukleare Bindung

Question 2

Kovalente oder molekulare Hydride

Answer 2

flüchtige, normalerweise p-Block-Hybride

H schwach polarisiert

Question 3

Salzartige Hydride

Answer 3

Kombination von H mit sehr elektropositiven s-Block-Metallen

nicht flüchtig

typoische ionische Strukturen

nicht leitend im festen Zustand

Question 4

Metallische Hydride

Answer 4

Verbindung mit d- und f-Blockelementen

häufig nicht stöchiometrisch

elektrisch leitende

Feststoffe Hydrierungskatalysatoren

Question 5

Säurestärke

Answer 5

nimmt in Gruppe und Periode zu

Question 6

als Proton

Answer 6

stetiger Ladungsaustausch mit umgebenden Wassermolekülen schneller Platzwechsel ⇒ Wasserstoffbrückenbindung

Question 7

Wasserstoffbrücke

Answer 7

zusätzliche Bindung zwischen Molekülen bei kovalenten Verbindungen des H mit elektonegativen Elementen

nur eine pro freien e^--paar

physikalische Eigenschaften der Verbindung nehmen zu

Einfluss auf Struktur

Question 8

Nachweis Wasserstoffbrücken

Answer 8

-Kernabstand kleiner als vdW-Radien -z.B. Molekülspektoskopie

Question 9

Polare Hydride

Answer 9

• typische Vertreter Hydride von Be,Zn,B,Al,P,Si
• Brönsted Basen, wenn freies e^--paar vorhanden
• Reduktionsmittel

Question 10

Salzartige Metall- Hydride

Answer 10

• Differenz EN > 1
• elektrische Leitfahigkeit
• hohe Koordinationzahl
• kovalenter Anteil vorhanden!!!
• hochschmelzende Feststoffe
• Synthese: erhitzen von H₂ und Metall
• strake reduktionsmittel
• kristallisieren im Ionengitter

Question 11

Metallartige H₂ Verbindungen

Answer 11

Übergangsmetallhydride

Metallstruktur

Grenzzusammensetzung:

• MH Oktaederlücke
• MH₂ Tetraederlücken
• MH₃ beide

Question 12

Definition Bronsted

Answer 12

Säure ⇒ gibt Protonen ab (Protonendonator), e^--paar wandert an Säure ⇒ Bildung konjukierter Base der Säure

Base ⇒ nimmt Protonen auf (Protonenakzeptor), e^--paar bildet Bindung zu Proton der Säure ⇒ Bildung konjukierter Säure der Base

Säure-Base Reaktion ⇒ Protonenübertragung, Entstehung eines Gleichgewichts

Question 13

Ampholyt

Answer 13

Sowohl Säure als auch Base, zB H₂O, HSO₄^-, H₂PO₄^-,HPO₄ ^2-

Question 14

Definiton pH

Answer 14

pH

= -lg[H⁺] pOH

= -lg [OH^-]

Kw

= -lg [H₃O⁺][OH^-] = 10^-14 mol²/l²

Question 15

Massenwirkungsgesetz

Answer 15

Säure HA mit H₂O

HA + H₂O ⇔ A^- + H₃O⁺

Massenwirkungsgesetz :

K1= c(A^-) * c(H₃O⁺) / c(HA) * c(H20)

Base analog

Question 16

Säureexponent

Answer 16

K_s= K₁* c(H₂O) = c(A^-)*c(H₃O⁺) / c(HA)

pK_s= -lg{K_s}

K_s = 10^-pK_s mol/l

Base analog

Question 17

Zusammenhang pK_s und pK_B von konjukierten Säure Base Paar

Answer 17

pK_s + pK_B = 14

Question 18

starke Säure/Base Tendenzen pK_s/pK_B

Answer 18

besitzen kleine Werte

Question 19

Def. Normalität

Answer 19

Molarität (mol/l) * zahl der H⁺ bzw OH^-, die pro Säure- bzw Basemolekül abgegeben werden

Question 20

Vereinfachungen bei Berechnung pH für schwache Säuren/Basen

Answer 20

1. c₀ etwa [HA]
2. Autoprotolyse Wasser vernachlässigt ⇒ [H⁺] ≈ [A^-]

K_s= [H⁺]²/c₀ pH= 0,5 pK_s - 0,5 lg (c₀)

Question 21

Einteilung der Säurestärken

Answer 21

sehr stark pK_s < pK_s(H₃O⁺) (=-1,74)

starke -1,74 < pK_s < 4,5

mittelstark 4,5 < pK_s < 9,5

schwach 9,5 < pK_s < 15,74

sehr schwach pK_s > pK_s(H₂O) (=15,74)

Question 22

Pufferlösung

Answer 22

Henderson-Hasselbalch

pH = pK_s - lg([HA]/[A^-])

Question 23

Neutralisationstitraton

Answer 23

Bestimmung des Gehalts an Säure oder Base durch Zugabe einer Äquivalenzmenge an Base oder Säure

Question 24

Äquivalenzmenge

Answer 24

n_eq =

n (Stoffmenge) * z (Wertigkeit) = m*z / M

z= Anzahl vom Molekül gelieferter H⁺ bzw OH^-

Question 25

Bedingung Titrationsreaktion

Answer 25

schnelle Umsetzung (sofortige Reaktion ⇒ schnelle Geschwindigkeit)

quantitative Umsetzung (keine Gleichgewichtseinstellung)

Endpunkt scharf erkennbar (z.B. durch Indikator)

stöchiometrisch eindeutig (keine nebenreaktionen)

Question 26

Titrationskurve

Answer 26

grafische Darstellung des Verlaufs einer Titration

Question 27

Anforderung an Maßlösung/Reagenzlösung

Answer 27

einfache und reproduzierbare Darstellung

stabil gegen äußere Einflüsse Konzentration

längere Zeit konstant

Question 28

Stoffmengenkonzentration/Molarität

Answer 28

c = n / V = m / M*V [mol/l]

Question 29

Äquivalenzkonzentration / Normalität

Answer 29

c_eq = n_eq / V = n*z / V = m*z / M*V

Question 30

Massenanteil

Answer 30

ω = m*100 / m_gemisch

Question 31

Stoffmengenanteil / Molprozent

Answer 31

x = n_i * 100/ ∑n_i

Question 32

Massenkonzentration

Answer 32

β = m/V

Question 33

Molalität

Answer 33

b= n / m_LM [mol/kg]

Question 34

Normalenfaktor

Answer 34

f= c_ist / c_soll

Question 35

Urtitersubstanzen

Answer 35

Direktherstellung bzw Einstellung der Maßlösung

Question 36

Gewichts- ppm [μg/g]

Answer 36

1 ppm = 10^-4 % 0.1% = 1‰ = 10³ ppm 1% = 10⁴ ppm

Question 37

Titration starke Säure mit starker Base

Answer 37

ÄP=NP

Question 38

schwache Säure mit starker Base

Answer 38

1. Anfangspunkt: analog pH Berchnung für schwache Protolyse
2. Pufferbereich Henderson- Hasselbalch
3. Pufferpunkt: c(H⁺) = K_s ⇒ pH = pK_s
4. Endpunkt: nicht gleich NP! c(H⁺) = [(K_w*K_s)/c(HA)]^0,5

analog bei schwacher Base mit starker Säure