Stöchiometrie - Zum Verlauf chemischer Reaktionen Glossar Flashcards
Aktivierungsenergie
Energie, die den Edukten zugeführt werden muss, um sie zur Reaktion zu bringen, wird bei der Reaktion wieder frei. Reaktionsfreudige Stoffe sind mit wenig Aktivierungsenergie zur Reaktion zu bringen. Bei der Reaktion molekularer Stoffe wird sie benötigt, um die Bindungen einiger Edukt-Moleküle zu spalten. Deren BE hat darum wesentlichen Einfluss auf die Reaktionsfreudigkeit. Die Aktivierungsenergie kann durch Verwendung eines Katalysators vermindert werden.
Endotherm
Endotherm ist ein Vorgang, bei dem Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird, die Energie des Systems nimmt zu, der Wert der Reaktionsenthalpie (3eckH) ist positiv, die Produkte sind energiereicher als die Edukte.
Energie, innere
Jede Stoffportion hat eine bestimmte innere Energie. Sie ist abhängig von der Bewegungsenergie der Teilchen und von den Bindungen in und zwischen den Teilchen. Je grösser die Bindungsenergien der Teilchen, umso energieärmer ist der Stoff.
Energieumsatz
Die bei einer Reaktion umgesetzte Energie kann in Form von Wärme, Licht, mechanischer oder elektrischer Arbeit auftreten. Die Wärme, die bei konstantem Druck umgesetzt wird, heisst Reaktionsenthalpie.
Enthalpie (H)
Wärmeinhalt eines Systems oder einer Stoffportion - Reaktionsenthalpie.
Enthalpiediagramm
Zeigt die Veränderung der Enthalpie eines Systems während einer chemischen Reaktion.
Entropie
Die Entropie eines Systems nimmt mit der Unordnung zu. Bei spontanen Vorgängen nimmt die Entropie zu und/oder die Energie ab.
Enzyme
Die chemischen Vorgängen in den Lebewesen werden durch die Enzyme ermöglicht und geregelt. Jedes Enzym katalysiert in der Regel nur eine bestimmte Reaktion.
Exotherm
Exotherm ist ein Vorgang, bei dem die innere Energie der Stoffe abnimmt. Das System kann mechanische oder elektrische Arbeit leisten bzw. Energie in Form von Wärme oder Licht an die Umgebung verlieren. Der Wert der Reaktionsenthalpie (3eckH) ist negativ.
Fällungsreaktionen
Beim Mischen von Lösungen, die Ionen enthalten, können Ionenkombinationen entstehen, die schlechter löslich sind als die ursprünglichen. Sind die Konzentrationen hoch genug, bildet sich eine Fällung. Das schlechter lösliche Salz kristallisiert aus.
Formelmasse mF
Die Summe der Massen aller Atome einer Formel in u:
Z. B. Für CaCl(2): MF(CaCl(2)) = mA(Ca) + 2 mA(Cl). = 110.98u
Geschwindigkeitsbestiimmende Faktoren
Faktoren, welche die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beeinflussen können, sind:
- Eigenschaften und Konzentration der Edukte
- Temperatur
- Katalysator
- in heterogenen Systemen: Kontaktfläche der Reaktionsteilnehmer
Gleichgewichtskonstante
Der Wert der Gleichgewichtskonstanten K beschreibt die Lage des Gleichgewichts einer Reaktion bei einer bestimmten Temperatur. Er wird nach dem MWG aus den experimentell ermittelten Gleichgewichtskonzentrationen der Stoffe berechnet:
Gleichgewichtskonstante =
Produkt der Gleichgewichtskonzentrationen der Endstoffe /
Produkt der Gleichgewichtskonzentrationen der Ausgangsstoffe
Der Wert der Gleichgewichtskonstanten ist umso höher, je grösser der Anteil der Produkte ist. Er ist temperaturabhängig. Ist die Hinreaktion exotherm, bewirkt eine Temperaturerhöhung eine Verkleinerung der Konstanten.
Gleichgewichtslage
Die Konzentration der Edukte ist im Gleichgewichtszustand i. A. nicht gleich gross wie die der Produkte. Überwiegen die Produkte, spricht man von einer Gleichgewichtslage rechts. Die Gleichgewichtskonstante ist gross.
Gleichgewichtspfeil
In der Reaktionsgleichung von Gleichgewichtsreaktionen schreibt man einen Doppelpfeil (für die Hinreaktion (nach rechts) und die Rückreaktion (nach links))
Gleichgewichtsverschiebungen
Wird ein System im Gleichgewichtszustand durch Ändern der Zusammensetzung oder der Bedingungen gestört, muss sich ein neuer Gleichgewichtszustand einstellen. Wird durch den Eingriff die Hinreaktion schneller als die Rückreaktion, spricht man von einer Gleichgewichtsverschiebung nach rechts. Der Wert der Gleichgewichtskonstanten ändert sich nur bei Temperaturänderungen.
Temperatur: Erhöhung begünstigt die endotherme Reaktion. Das Gleichgewicht wird zu den energiereicheren Stoffen verschoben. K ändert sich.
Druck: Der Druck beeinflusst die Gleichgewichtslage von Reaktionen, bei denen die Summe der Stoffmengen aller gasförmigen Reaktionsteilnehmer ändert. Druckern-Hunger begünstigt die Reaktion, welche die Stoffmenge der Gase und damit den Druck vermindert.
Gleichgewichtsvorgänge
Bei Gleichgewichtsvorgängen laufen Hin-und Rückreaktionen gleichzeitig ab. Eine vollständige Umwandlung der Edukte in Produkte ist nicht möglich. Im geschlossenen System stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.
Gleichgewichtszustand
Ein Gleichgewichtszustand kann sich nur in einem geschlossenen System einstellen und bleibt nur in einem isolierten System erhalten. Im Gleichgewichtszustand gilt:
- Hin- und Rückreaktion sind gleich schnell (dynamisches Gleichgewicht)
- der Energieumsatz ist null
- die Zusammensetzung des Reaktionsgemischs bleibt unverändert.
- die Reaktion steht scheinbar still.
Index, Indices
Die Indices gehören zur Formel und beschreiben die Zusammensetzung des Stoffs bzw. seiner Teilchen: O(2), Al(2)O(3), CO(2)
Katalysatoren
Ein Katalysator beschleunigt eine Reaktion (bei gleichbleibender Temperatur) oder ermöglicht ihren Ablauf bei einer tieferen Temperatur, ohne dabei verbraucht zu werden. Er senkt die aufzuwendende Aktivierungsenergie.
- bei der heterogenen Katalyse werden die Edukte an der Oberfläche des Katalysators aktiviert und reagieren dann schon bei tieferer Temperatur.
- bei der homogenen Katalyse bildet der Katalysator mit einem Edukt ein reaktionsfreudiges Zwischenprodukt.
Koeffizienten
Die Koeffizienten stehen in der Reaktionsgleichung vor den Formeln. Sie geben das Verhältnis der Stoffmengen bzw. Der Teilchenzahlen (bei Gasen auch der Volumina); der Koeffizient 1 wird nicht geschrieben:
4 Na + O(2) ——-> 2 Na(2)O
Komplexbildung
Komplex-Ionen bilden sich durch die Anlagerung von Liganden (Dipolen oder Ionen) an ein Metall-Ion. Die Ladung des Komplex-Ions ist die Summe der Ladungen des Zentral-Ions und der Liganden.
Komplexe
Verbindungen höherer Ordnung, deren Teilchen durch den Zusammenschluss von stabilen, für sich allein existenzfähigen Molekülen und Ionen entstehen.
Komplex-Ion
Teilchen, das aus einem Zentral-Ion und angelagerten Liganden besteht.
Liganden
Teilchen (Anionen oder Dipole), die in einem Metallkomplex an das Zentral-Ion gebunden sind.
Massenwirkungsgesetz MWG
Aus den Gleichgewichtskonzentrationen lässt sich nach dem Massenwirkungsgesetz ein Quotient berechnen, der bei einer bestimmten Temperatur konstant ist - Gleichgewichtskonstante (K).
Für eine Reaktion mit der Gleichung
2 A + 4 B D + 3 E ist die Gleichgewichtskonstante:
K = c(D) x c(3)(E) / c(2)(A) x c(4)(B)
Mol
Einheit der Stoffmenge (Einheitszeichen: mol). 1 mol enthält 6.02 x 10(23)Teilchen
Molare Masse M
Die molare Masse M ist eine Stoffeigenschaft, sie ist von der Grösse der Stoffportion unabhängig. Ihr Zahlenwert in g/mol entspricht demjenigen der Teilchenmasse in u. Die molare Masse ist der Quotient aus Masse und Stoffmenge einer Stoffportion: M(X) = m(X) : n(X)
Molares Volumen
1 mol eines Gases enthält 6.02 x 10(23) Teilchen und hat (bei NB) ein Volumen von 22.4 L. Das molare Volumen eines Gases ist (bei NB) 22L/mol
Molekülmasse
Summe der Massen aller Atome eines Moleküls, meist in u.
Oxidation
Teilvorgang einer Redox-Reaktion, bei dem Elektronen abgegeben werden. Früher: Bezeichnung für die Reaktion mit Sauerstoff (Oxygenium).
Prinzip Le Chatelier
Wird auf ein geschlossenes System im Gleichgewichszustand durch Änderung der Bedingungen ein Zwang ausgeübt, so verschiebt sich die Gleichgewichtslage so, dass der äußere Zwang vermindert wird. Bsp: Zugabe von Edukten beschleunigt die Hinreaktion, Erwärmen begünstigt die endotherme Reaktion.
Protolyse
Säure-Base-Reaktion
Reaktionsenthalpie, Reaktionswärme
Die Reaktionsenthalpie ist die Reaktionswärme (in kJ), die bei einer Reaktion unter konstantem Druck umgesetzt wird. Sie wird hinter die Reaktionsgleichung geschrieben und bezieht sich auf die in der Gleichung genannten Stoffmengen (Formelumsatz).
Das Vorzeichen ihres Werts ist.
positiv (3eckH >0), wenn die Enthalpie des Systems zunimmt (endotherme Reaktion),
negativ (3eckH<0), wenn das System Energie an die Umgebung verliert (exothermen Reaktion)
Reaktionsgeschwindigkeit
Bestimmt die Dauer und beeinflusst die Heftigkeit einer chemischen Reaktion. Sie wird ermittelt, indem man die Konzentration oder die Menge eines Stoffs während der Reaktion in bestimmten Intervallen misst. Sie ändert sich im Verlauf der Reaktion.
Reaktionsgeschwindigkeit
Bestimmt die Dauer und beeinflusst die Heftigkeit einer chemischen Reaktion. Sie wird ermittelt, indem man die Konzentration oder die Menge eines Stoffs während der Reaktion in bestimmten Intervallen misst. Sie ändert sich im Verlauf der Reaktion.
Reaktionsgeschwindigkeit, mittlere
Die mittlere Reaktionsgeschwindigkeit in einen bestimmten Zeitintervall ist der Quotient aus der Änderung der Konzentration bzw. Der Menge eines Stoffs und der Dauer des Intervalls:
v = (3eck)c / (3eck)t oder v = (3eck)n/(3eck)t.
Reaktionsgleichung
Beschreibt einen chemischen Vorgang qualitativ (Formeln) und quantitativ (Koeffizienten). Links vom Reaktionspfeil stehen, durch + verbunden, die Formeln bzw. Symbole der Edukte, rechts die der Produkte. Oft wird der Aggregatzustand der Stoffe (s,l,g) angegeben. Die Koeffizienten vor den Formeln geben das Mengenverhältnis der Stoffe. Sie müssen so gewählt werden, dass die Anzahl der Atome jeder Atomsorte links und rechts gleich ist.
Reaktionspfeil
Der Reaktionspfeil steht für die Umwandlung der Stoffe und wird gelesen als “reagieren zu” über dem Pfeil können Reaktionsbedingungen (Licht, Kat., Temp., Druck) angegeben werden.
Reaktionstypen
In der anorganischen Chemie werden vier Reaktionstypen unterschieden:
Redox-Reaktionen, Säure-Base-Reaktionen, Fällungs- und Komplexreaktionen
Redox-Reaktionen
Bei Redoxvorgängen werden Elektronen übertragen oder verschoben
Reduktion
Teilvorgang einer Redoxreaktion, bei dem Elektronen aufgenommen oder verschoben werden.
RGT-Regel
Die Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel ist eine Faustregel, mit der sich der Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit abschätzen lässt: Eine Temperaturerhöhung um 10°C beschleunigt eine Reaktion auf das Zwei-bis Vierfache. Die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit ist mit dem Anstieg der Energie der Teilchen und der daraus resultierenden Zunahme der Zahl erfolgreicher Zusammenstöße zu erklären.
Säure-Base-Reaktion
Bei Säure-Base-Reaktionen wird ein Proton (H+) von der Säure auf die Base übertragen (Protolyse oder Protonenübertragungsreaktion).
Spontane Reaktionen
Reaktionen verlaufen (nach Aktivierung) freiwillig (spontan), wenn die Energie ab - und/oder die Entropie zunimmt. Endotherme Reaktionen sind nur spontan, wenn die Entropie deutlich zunimmt. Vorgänge, bei denen die Entropie abnimmt, sind nur spontan, wenn die Energie deutlich abnimmt.
Stöchiometrie
Die Stöchiometrie befasst sich mit den quantitativen Aspekten der Chemie.
Stöchiometrische Berechnungen
Ist die Stoffmenge eine Reaktionsteilnehmers gegeben, lassen sich mithilfe der Koeffizienten der Reaktionsgleichung die Stoffmengen der anderen berechnen.
Zur Berechnung der Masse ist die Stoffmenge mit der molaren Masse zu multiplizieren (Masse = Stoffmenge x molare Masse)
Zur Berechnung der Volumina von Gasen ist die Stoffmenge mit dem molaren Volumen zu multiplizieren (Volumen = Stoffmenge x molares Volumen)
Stoffmenge n
Die Stoffmenge ist eine Grösse zur Beschreibung der Quantität einer Stoffportion, ihre Einheit ist das Mol, das Einheitszeichen mol.
Eine Stoffportion hat die Stoffmenge 1 mol, wenn sie gleich viele Teilchen enthält wie 12g Kohlenstoff C-12, das sind 6.02 x 10(23)Teilchen.
Eine Stoffportion mit der Stoffmenge 1 mol enthält 6.02 x 10(23)Teilchen. Der Zahlenwert ihrer Masse in g ist gleich der Teilchenmasse in u.
System
Bereich, der von der Umgebung abgegrenzt ist. Geschlossene Systeme können mit der Umgebung keine Stoffe, aber Energie austauschen, bei isolierten Systemen ist auch kein Energieaustausch möglich. Offene Systeme können sowohl Energie als auch Stoffe austauschen.
Volumenverhältnisse bei Gasreaktionen
Bei einer chemischen Reaktion von Gasen ist das Verhältnis der Volumina gleich dem Verhältnis der Teilchenzahl und der Stoffmengen. Es wird durch die Koeffizienten der Gleichung gegeben.
