Chemie Flashcards
homogene Stoffsysteme
1 Phase, deren chemische und physikalische Zusammensetzung an jedem Ort gleich ist
- Gemische (mehrere chemische Komponenten)
- Reinstoffe (1 chemische Komponente): Elemente, Verbindungen
heterogene Stoffsysteme
2 oder mehr Phasen, die unterscheidbar und nicht mischbar sind
amorphe Feststoffe
- keine kristalline Struktur
- Nahordnung, aber keine Fernordnung (wie Flüssigkeit)
- bestimmte Gestalt (wie Feststoff)
Plasma
Gas, dessen Atome ganz/teilweise in Ionen und Elektronen aufgeteilt sind
wichtige Punkte im Phasendiagramm von Wasser
- Tripelpunkt: 6 mbar; 273,16 K
- kritischer Punkt: 221 bar; 647 K
- Schmelzpunkt: 1 bar; 273,15 K
- Siedepunkt: 1 bar; 373,15 K
Einteilung der Lösungen nach Teilchengröße
- echte Lösungen: einzelne Ionen/Moleküle < 1 nm
- kolloidale Lösungen: kleine/große Moleküle 1nm - 10 μm
- Suspensionen: grob disperse Stoffe > 10 μm
Gel
= System aus mindestens 1 festen + 1 flüssigen Phase; festes Netzwerk besitzt poröse Membran
- gefüllt mit Flüssigkeit: Lyogel
- gefüllt mit Gas: Xerogel
Interaktion von Orbitalen
- antibindendes Molekülorbital: höhere Energie
- nichtbindendes Molekülorbital
- bindendes Molekülorbital: niedrigere Energie
Arten von Bindungen
- lokalisierte Bindungen: bindendes EP ist räumlich gerichtet (z.B. Diamant)
- delokalisierte Bindungen: Molekülorbitale können nicht eindeutig 2 Atomen zugeordnet werden (z.B. Graphit, Benzen)
koordinative Bindungen
- 1 Zentralatom mit leerem Orbital
- 1 Ligand mit Bindungselektronen (mehrzähnig bei Chelatkomplexen)
VSEPR-Modell
je mehr nichtbindende EP, desto näher rücken bindende EP zusammen
- CH4: 109,5°
- NH3: 107°
- H2O: 105°
Arten von thermodynamischen Systemen
- abgeschlossen: kein Wärme- und Stoffaustausch
- geschlossen: Wärmeaustausch
- offen: Wärme- und Stoffaustausch
thermodynamische Zustandsänderungen
- isochor: konstantes Volumen, keine Verrichtung mechanischer Arbeit
- isotherm: konstante Temperatur, Verrichtung mechanischer Arbeit
- adiabatisch: kein Wärmeaustausch möglich, Verrichtung mechanischer Arbeit
Konstellationen der Freien Enthalpie G
- Δ H < 0, Δ S > 0: immer exergonisch
- ΔH > 0, ΔS < 0: immer endergonisch
- ΔH < 0, ΔS < 0: exergonisch, wenn T < ΔH/ΔS
- ΔH < 0, ΔS < 0: endergonisch, wenn T > ΔH/ΔS
Von welchen Größen ist die Gleichgewichtskonstante K abhängig?
NUR von Temperatur und freier Standardenthalpie, aber NICHT von den Konzentrationen der Stoffe (da das Verhältnis sich immer so einstellt, dass K seinen Wert behält)
Reaktionsgeschwindigkeit und Halbwertszeit der Reaktionsordnungen
- Ordnung: v bleibt konstant, t(1/2) wird kleiner
- Ordnung: v nimmt ab, t(1/2) bleibt konstant
- Ordnung: v nimmt rasch ab, t(1/2) wird größer
Quantifizierung der Enzymaktivität
- Zugabe von Substraten im Überschuss -> Messung der Reaktionsgeschwindigkeit
- Reaktion pseudonullter Ordnung: v erst nicht abhängig von Substratkonzentration, erst am Ende der Reaktion sichtbar, wenn Enzymkonzentration = Substratkonzentration
Lösung von Stoffen ohne Dissoziation
- Gleichgewichtskonstante = Sättigungskonzentration
- Konzentration des Feststoffes ist konstant und wird vernachlässigt
Lösung von Stoffen mit Dissoziation
- Gleichgewichtskonstante = Löslichkeitsprodukt
- hohes Löslichkeitsprodukt: Stoff gut löslich
- kleines Löslichkeitsprodukt: Stoff schlecht löslich
Definition molare Löslichkeit
Wie viel Mol eines Salzes können gelöst werden, ohne dass es zur Ausfällung kommt?
-> Maß für die Sättigung
Definition Eigenioneneffekt
molare Löslichkeit eines Salzes in einer Lösung, in der bereits eine gelöste Komponente des Salzes vorliegt, wird verringert
Summenformel Hydroxylalapatit und Fluorapatit
Ca10(PO4)6(OH)2
Ca10(PO4)6F2
Kariesvorbeugung
- Hydroxalapatit schlecht löslich -> durch Anwesenheit von Milchsäure werden OH- Ionen entzogen, d.h. das Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf
- Vorbeugung: Fluorid-Ionen in Zahnpasta -> Gleichgewicht verschiebt sich noch mehr nach links, F- Ionen sind weniger basisch und somit widerstandsfähiger gegen einen Säureangriff
Woraus ergibt sich die Stärke einer Säure/Base?
- Säurekonstante/Basenkonstante: je größer, desto stärker
- pKs/pKb-Wert: je kleiner, desto stärker
starke Säuren - Aufzählung
- Perchlorsäure (HClO4)
- Chlorwasserstoff (HCl)
- Schwefelsäure (H2SO4)
- Salpetersäure (HNO3)
mittelstarke Säuren - Aufzählung
- Hydrogensulfat (HSO4-)
- Phosphorsäure (H3PO4)
- salpetrige Säure (HNO2)
schwache Säuren - Aufzählung
- Essigsäure (CH3-COOH)
- Kohlensäure (H2CO3)
- Schwefelwasserstoff (H2S)
- Ammonium (NH4+)
- Blausäure (HCN)
- Wasser (H2O)
Gesetzesmäßigkeit bei mehrprotonigen Säuren
Säurestärke nimmt mit jedem abgegebenen Proton ab
Gesetzesmäßigkeit bei Wasserstoffverbindungen
- Periode: Säurestärke nimmt von links nach rechts zu
- Hauptgruppe: Säurestärke nimmt von oben nach unten zu
Gesetzesmäßigkeit bei Sauerstoffsäuren
- Säurestärke nimmt mit steigender Anzahl der O-Atome zu
- Periode: Säurestärke nimmt von links nach rechts zu
- Hauptgruppe: Säurestärke nimmt von oben nach unten ab
Definition äquimolarer Puffer
Konzentration der Puffersäure = Konzentration der Pufferbase
Pufferbereich
= pH-Bereich, in dem eine Pufferlösung wirksam ist
pH = pKs +/- 1
Pufferkapazität
= Menge an starker Säure/Base, die effizient gepuffert werden kann
- unabhängig vom pKs-Wert der Puffersäure und vom Verhältnis zwischen Puffersäure + Pufferbase
- abhängig von absoluter Konzentration der Pufferbestandteile
Puffersysteme im menschlichen Körper
- Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat
- Blutproteine
- Kohlensäure/Hydrogencarbonat
Definition Oxidationszahl
fiktive Ladung eines Atoms in einer ionischen Verbindung
Regeln für Oxidationszahlen
1) Elemente = 0
2) neutrale Moleküle: Summe der OZ = 0, Ionen: Summe der OZ = Ladung
3) Alkalimetalle: +1, Erdalkalimetalle: +2
4) Wasserstoff: +1
5) Fluor: -1
6) Sauerstoff: -2
7) Halogene: -1
Disproportionierung
= Redoxreaktion, bei der 1 Ausgangsstoff zu 2 verschiedenen Produkten reagiert
(Oxidation + Reduktion des Elements)
Oxidation und Reduktion (galvanisches Element)
Oxidation von Zink an der Anode, Reduktion von Kupfer an der Kathode
Minuspol und Pluspol (galvanisches Element)
- Entladen: Minuspol = Anode, Pluspol = Kathode
- Aufladen: Minuspol = Kathode, Pluspol = Anode
Standardpotenzial E0 eines Stoffes
Potenzial des Stoffes bei Standardbedingungen im Vergleich zum Potenzial der Normalwasserstoffelektrode bei Standardbedingungen (= 0 Volt)
Passivierung von Zink
Oxidschicht bildet sich auf Zinkoberfläche und dient somit als Korrosionsschutz
Vergleich Knallgasreaktion und Zellatmung
bei der Energiegewinnung der Zelle wird nur etwas weniger Energie frei als bei der Knallgasreaktion, aber die Energie wird durch eine Kaskade mit 3 Stufen langsamer freigesetzt
Aufbau von ATP
- Adenosin: Adenin + Ribose
- 3 Phosphatreste: über 2 energiereiche Säureanhydrid-Reste miteinander verbunden
Definition Kalorie
Energie, die benötigt wird, um 1 g Wasser von 14,5°C auf 15,5°C zu erhitzen
Eigenschaften von Natriumchlorid
= Kochsalz (NaCl)
- isotone Kochsalzlösung: 0,9 % (= 9g/L)
- Osmolarität entspricht der des Blutplasmas = 0,308 osmol/L
Eigenschaften von Kaliumchlorid
= Sylvin (KCl)
- wichtigste intrazelluläre Kationen
Eigenschaften von Natriumhydrogencarbonat
= Bicarbonat/Speisesoda (NaHCO3)
- Bestandteil von Back- und Brausepulver
- Behandlung von metabolischer Azidose und Sodbrennen
- Enthärtung von Wasser
Eigenschaften von Natriumcarbonat
= Soda (Na2CO3)
- Lebensmittelzusatzstoff (E 500)
- Waschmittelzusatzstoff
Eigenschaften von Kaliumcarbonat
= Pottasche (K2CO3)
- Dünger für saure Böden
- Bestandteil von Backpulver
- Kaliumsalz der Kohlensäure
Eigenschaften von Calciumcarbonat
= Kalk (CaCO3)
- Konkrementbildner
- Calciumsalz der Kohlensäure
- Branntkalk durch Erhitzen
Eigenschaften von Natriumsulfat
= Glaubersalz (Na2SO4 x 10 H2O)
- Bildung durch Neutralisation von Schwefelsäure mit Natronlauge
- mildes Abführmittel
- stark hygroskopisch
Eigenschaften von Magnesiumsulfat
= Bittersalz (MgSO4 x 7 H2O)
- mildes Abführmittel
- stark hygroskopisch
Eigenschaften von Bariumsulfat
= Schwerspat (BaSO4)
- Röntgenkontrastmittel
- Weißpigment in Farben
Eigenschaften von Calciumsulfat
= Gips (CaSO4 x 2 H2O)
- klare, transparente Kristalle mit “Schwalbenschwanzform”
- bei Erhitzung: Wasserabspaltung zu weißem Pulver (hygroskopisch)
Welche Salze sind hygroskopisch?
- Natriumsulfat
- Magnesiumsulfat
- Calciumsulfat
Welche Salze sind Konkrementbildner?
- Calciumcarbonat
- Calciumphosphat
- Calciumoxalat
- Magnesiumammoniumphosphat
Eigenschaften von Calciumphosphat
(Ca3PO4)2
- Bildung von Fluor- und Hydroxylapatit
- Konkrementbildner
Eigenschaften von Magnesiumammoniumphosphat
= Struvit, “Tripelphosphat” (MgNH4PO4)
- Konkrementbildner
Eigenschaften von Calciumoxalat
CaC2O4
- Konkrementbildner
- Salz der Oxalsäure
Eigenschaften von Natriumhypochlorit
NaOCl
- starkes Oxidationsmittel: Desinfektionsmittel, Produkt der Granulozyten -> bakterizide Wirkung
Eigenschaften von Kaliumpermanganat
KMnO4
- starkes Oxidationsmittel: bakterizide Wirkung
Fotometrie - Messprinzip
- Transmission: Maß für die Durchlässigkeit einer Probe
- Extinktion: Maß für die Absorption einer Probe
-> je kleiner T und je größer E, desto mehr wird absorbiert
Struktureigenschaften von Wasser
- sp3-Hybridisierung mit 2 bindenden und 2 nichtbindenden Molekülorbitalen
- Dipol
- gutes Solvens für Salze und polare Verbindungen
- Anomalie
Was sind kolligative Eigenschaften?
Eigenschaften eines Stoffes, die nur von der Konzentration der gelösten Teilchen abhängig sind, nicht aber von chemischer Zusammensetzung
kolligative Eigenschaften von Lösungen
- osmotischer Druck: z.B. physiologische NaCl-Lösung
- Dampfdruckerniedrigung: z.B. Kochen auf Bergen
- Gefrierpunktserniedrigung: z.B. Salzstreuen im Winter
- Siedepunktserhöhung: z.B. Salzzusatz beim Kochen
Definition Osmolalität
Molzahl aller osmotisch aktiven Teilchen im Lösungsmittel (Körpergewebe: 290 mosmol/kg)
Arten von Hydriden
- kovalente Hydride: z.B. NH3, CH4
- ionische Hydride: enthalten H- Ion
- metallische Hydride: z.B. Palladium kann H2 in großen Mengen adsorbieren
- komplexe Hydride: entstehen aus 2 Hydriden
Oxide des Kohlenstoffs
- Kohlenstoffdioxid (CO2): farb- und geruchlos, schwerer als Luft, Verbrennungs- und Stoffwechselprodukt
- Kohlenstoffmonoxid (CO): bindet besser an Hämoglobin als Sauerstoff (isoelekronisch zu CN-), Produkt unvollständiger Verbrennung
Wasserstoffverbindungen des Stickstoff
- Ammoniak (NH3): schwache Base, stechend riechendes Gas
- Stickstoffwasserstoffsäure (HN3): instabil, explosiv, Salze = Azide (N3-)
Stickstoffoxide
- Distickstoffmonoxid (N2O): Lachgas
- Stickstoffmonoxid (NO): freies Radikal, Relaxation von glatter Muskulatur der Blutgefäße
- Stickstoffdioxid (NO2): reagiert mit Wasser zu HNO2 und HNO3 (Bestandteile des sauren Regens)
Stickstoffsäuren
- Salpetersäure (HNO3): sehr starke Säure, Salze = Nitrate (NO3-), Mesomerie
- salpetrige Säure (HNO2): mittelstarke Säure, Salze = Nitrite (NO2-), Bildung von kanzerogenen Nitrosaminen
reaktive Sauerstoffspezies
- Ozon (O3): giftig, sehr reaktiv, Mesomerie
- Hyperoxid/Superoxid (O2-). Entstehung durch Reduktion von Sauerstoff mit 1 Elektron
- Wasserstoffperoxid (H2O2): Entstehung durch Reduktion von Sauerstoff mit 2 Elektronen
Hauptelemente
- Wasserstoff
- Sauerstoff
- Kohlenstoff
- Stickstoff
Mengenelemente
- Alkalimetalle: Natrium, Kalium
- Erdalkalimetalle: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium
- Nichtmetalle: Phosphor, Schwefel, Chlor
Spurenelemente
- Nichtmetalle: Fluor, Iod, Selen
- Übergangsmetalle: Eisen, Cobalt, Kupfer, Zink, Molybdän
Eigenschaften der Erdalkalimetalle
- Beryllium: toxisch, geringe Röntgenabsorption
- Magnesium, Calcium: essentielle Mengenelemente
- Strontium: ß-Strahler
- Barium: toxisch, hohe Röntgenabsorption
Ionenkonzentrationen von Natrium und Kalium
- Natrium extrazellulär 10x so groß wie intrazellulär
- Kalium: intrazellulär 30x so groß wie extrazellulär
Wo kommt Schwefel natürlich vor?
- Aminosäuren: Methionin, Cystein
- Vitamine: Biotin, Thiamin
Schwefelverbindungen
- Schwefelwasserstoff (H2S): schwache Säure, konjugierte Basen sind Hydrogensulfid (HS-) und Sulfid (S2-)
- Schwefelsäure (H2SO4): sehr starke Säure, konjugierte Basen sind Hydrogensulfat (HSO4-) und Sulfat (SO42-)
- schweflige Säure (H2SO3): sehr starke Säure, konjugierte Basen sind Hydrogensulfit (HSO3-) und Sulfit (SO32-)
(Sauerstoff)Säuren des Chlor
- Salzsäure (HCl): konjugierte Base = Chlorid (Cl-)
- hypochlorige Säure (HClO): konjugierte Base = Hypochlorit (ClO-)
- chlorige Säure (HClO2): konjugierte Base = Chlorit (ClO2-)
- Chlorsäure (HClO3): konjugierte Base = Chlorat (ClO3-)
- Perchlorsäure (HClO4): konjugierte Base = Perchlorat (ClO4-)
Eigenschaften der Nichtmetalle (Spurenelemente)
- Fluor: höchste EN, als Fluorid im Körper (95% in Knochen und Zähnen)
- Iod: als Iodid im Körper (Schilddrüsenhormone), als Iodat im Iodsalz
- Selen: Vorkommen in Aminosäuren Cystein und Methionin sowie in antioxidativen Proteinen
Eigenschaften der Übergangsmetalle (Spurenelemente)
- Eisen: unedel, Fe(II) = Ferro-Eisen, Fe(III) = Ferri-Eisen
- Cobalt: Bestandteil von Cobalamin, Einsatz von 60Co in Strahlentherapie
- Kupfer: edel, Legierungsbestandteil, Bestandteil der Superoxiddismutase
- Zink: unedel, Korrosionsschutz, Bestandteil der Superoxiddismutase
- Molybdän: Legierungsbestandteil, Vorkommen in Enzymen der Stickstofffixierung
In welchen Enzymen ist Eisen/Kupfer/Cobalt enthalten?
- Eisen: Cytochrom C, Katalase, Peroxidase
- Kupfer: Cytochrom-Oxidase
- Cobalt: Vitamin B12
Arten von Lumineszenz
- Photolumineszenz: Anregung durch Licht (Photonen), z.B. Anregung von Elektronen durch UV-Licht
- Chemolumineszenz: Anregung durch chemische Reaktionen, z.B. Luminolreaktion (= Hämoglobinnachweis)
- Biolumineszenz: Anregung durch biochemische Reaktionen, z.B. Leuchtkäfer
Definition Tenside
Substanzen, die die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen 2 Phasen herabsetzen
-> ermöglichen Dispersionen und sind amphiphil
- Unterstützung der Benetzung von Oberflächen (Surfactant)
- Unterstützung des Waschvorgangs (Detergenzien)
Aufbau von Tensiden in Bezug auf Ladung der polaren Teile
- positiv: kationisches Tensid (z.B. Esterquarts)
- negativ: anionisches Tensid (z.B. Seife)
- positiv und negativ: amphoteres Tensid (z.B. Zwitterionen)
- ungeladen: nicht-ionisches Tensid (z.B. Polyethylengruppen, Zuckertenside)
Lipoproteine in der Zelle
- Mizellen: einschichtige Phospholipide, dienen dem Transport von Fett
- Liposomen: doppelschichtige Phospholipide, dienen dem Transport wasserlöslicher Substanzen
