Allgemeine und anoraganische Chemie - Cheatsheet

Eigenschaften von Materie und Zustandsformen

Definition:

Physikalische Eigenschaften (Dichte, Härte, Leitfähigkeit) und Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) von Materie.

Details:

• Dichte: \( \rho = \frac{m}{V} \)
• Härte: Widerstand gegen mechanische Veränderungen
• Elektrische Leitfähigkeit: Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten
• Aggregatzustände: fest (definierte Form & Volumen), flüssig (definiertes Volumen, keine feste Form), gasförmig (weder definitierte Form noch Volumen)
• Phasenübergänge: Schmelzen, Gefrieren, Verdampfen, Kondensieren

Aufbau und Struktur des Periodensystems

Definition:

Systematische Anordnung chemischer Elemente nach steigender Ordnungszahl. Perioden entsprechen Energieniveaus, Gruppen weisen ähnliche chemische Eigenschaften auf.

Details:

• Perioden = horizontale Reihen
• Gruppen = vertikale Spalten
• Ordnungszahl = Anzahl der Protonen
• Ähnliche chemische Eigenschaften innerhalb einer Gruppe
• Hauptgruppen- und Nebengruppenelemente unterschieden
• Elektronenkonfiguration erklärt Position in Periodensystem
• Elemente geordnet nach s-, p-, d- und f-Blöcke

Ionen- und kovalente Bindungen

Definition:

Ionenbindung: Übertragung von Elektronen zwischen Atomen — Bildung von Kationen (+) und Anionen (-). Kovalente Bindung: Teilen von Elektronenpaaren zwischen Atomen.

Details:

• Ionenbildung: Metalle geben Elektronen ab (\rightarrow Kationen), Nichtmetalle nehmen Elektronen auf (\rightarrow Anionen)
• Gitterenergie: Stabilität der ionischen Kristallstruktur
• Elektrostatische Anziehung: Kräfte zwischen Kationen und Anionen
• Kovalente Bindung: Atome teilen Elektronen, um Edelgaskonfiguration zu erreichen
• Bindungslänge: Abstand zwischen den verbundenen Atomen
• Elektronegativität: Maß für die Fähigkeit eines Atoms, Elektronen anzuziehen
• Polarität der Bindung: Abhängig von der Differenz der Elektronegativitäten
• Stabile Moleküle: Edelgaskonfiguration durch Teilung von Elektronenpaaren

Ausgleich von Reaktionsgleichungen

Definition:

Gleichung so anpassen, dass die Anzahl der Atome jedes Elements auf beiden Seiten gleich ist.

Details:

• Erhaltung der Masse beachten: Anzahl der Atome pro Element auf beiden Seiten gleich.
• Schrittweise Vorgehen: Einzelne Elemente nacheinander ausgleichen.
• Bei mehratomigen Molekülen: zuerst seltenere Elemente ausgleichen.
• Am Ende: Überprüfung der Koeffizienten, nur ganze Zahlen verwenden.
• Beispiel: \[\text{C}_3\text{H}_8 + 5 \text{O}_2 \rightarrow 3 \text{CO}_2 + 4 \text{H}_2\text{O}\]

Erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Definition:

Erster: Energieerhaltung. Zweiter: Entropiezunahme.

Details:

• Erster Hauptsatz: \( \Delta U = Q + W \) (Innere Energie = Wärme + Arbeit)
• Zweiter Hauptsatz: \( \Delta S \ge 0 \) (Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu)
• Perpetuum Mobile erster Art unmöglich (Erhalt der Energie)
• Perpetuum Mobile zweiter Art unmöglich (Entropie nimmt immer zu)
• Definition der Entropie: \( S = k_B \ln \Omega \) (Anzahl der Mikrozustände eines Systems)

Gesetz der Erhaltung der Masse

Definition:

Masse kann weder erzeugt noch vernichtet werden, nur umgewandelt.

Details:

• Gilt für alle chemischen Reaktionen
• Gesamtmasse der Edukte = Gesamtmasse der Produkte
• Formel: \[ \sum m_{Edukte} = \sum m_{Produkte} \]

Polarität und Wasserstoffbrückenbindungen

Definition:

Polarität beschreibt die Verteilung der elektrischen Ladung in einem Molekül, Wasserstoffbrückenbindungen sind spezielle, starke Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen einem Wasserstoffatom und einem elektronegativen Atom.

Details:

• Molekül polar wenn: \(\text{EN-Differenz} > 0,4\) und asymmetrisch
• Wasserstoffbrückenbindung zwischen H und N, O, F
• Stärke der Wasserstoffbrückenbindung: \(\text{10-40 kJ/mol}\)
• Beispiel: H\textsubscript{2}O, DNA-Basenpaarung

Konzentrationsberechnungen

Definition:

Berechnung der Menge eines gelösten Stoffes pro Volumeneinheit der Lösung.

Details:

• Molarität (M): \(\text{c} = \frac{\text{n}}{\text{V}}\), c in mol/L
• Molalität (m): \(\text{m} = \frac{\text{n}}{\text{m}_\text{L}}\), m in mol/kg
• Molenbruch (x): \(\text{x}_\text{A} = \frac{\text{n}_\text{A}}{\text{n}_\text{A} + \text{n}_\text{B}}\)
• Massenprozent: \(\text{w\text{\text{}}}_\text{A} = \frac{\text{m}_\text{A}}{\text{m}_\text{ges}} \times 100\text{\thinspace} \text{%}\)