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: $${\text{C}}_3{\text{H}}_8+5{\text{O}}_2\to 3{\text{CO}}_2+4{\text{H}}_2\text{O}$$

Erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Definition:

Erster: Energieerhaltung. Zweiter: Entropiezunahme.

Details:

• Erster Hauptsatz: $\mathrm{\Delta }U=Q+W$ (Innere Energie = Wärme + Arbeit)
• Zweiter Hauptsatz: $\mathrm{\Delta }S\ge 0$ (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: $S=k_B\ln \mathrm{\Omega }$ (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: ${\text{wtext{text{}}}}_{\text{A}}=\frac{{\text{m}}_{\text{A}}}{{\text{m}}_{\text{ges}}}\times 100\text{thinspace}\text{\%}$