Chemiepraktikum für Physiker
''Das chemische Glossar''
Volker Ziesing, 23.02.2007 bis 22.04.2007

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Wir verwenden im Text folgende Abkürzungen:

NS (Niederschlag), US (Ursubstanz), c(Stoff) (Konzentration), $M'$ einwertige (Metall-)Kationen, $\nearrow$ (weiterführend)

Inhaltsverzeichnis

1.) Chemische Grundlagen

2.) Qualitative Anorganische Analyse

3.) Komplexchemie

4.) Die Elemente der Gruppen

Chemische Grundlagen

Bohrsche Atommodell

• Emissionsspektren zeigen Quantelung der Elektronen-Energiezustände
• Elektronen können durch Zufuhr thermischer oder elektrischer Energie angeregt werden
• Rückkehr in elektronischen Grundzustand $\Rightarrow$ Energiedifferenz zum angeregten Zustand wird oft in Form von Lichtenergie abgestrahlt
• spektrale Zerlegung des erzeugten Strahlung $\Rightarrow$ Linienspektren zeigen diskrete Energiezustände

Die Elektronenaffinität (EA) eines Atoms ist die Energie, die frei wird oder benötigt wird, wenn ein Atom ein Elektron anlagert.

kovalente Bindung

Wir sagen auch: Elektronenpaarbindung, Atombindung

Atomradien

Atomradius ist bei nichtmetallischen Elementen meist der kovalenten Einfachbindungsradius.

Der Atomradius ist definiert als die Hälfte des Atomabstandes in einer homonuklearen Einfachbindung.

$\nearrow$ Erwartungswerte für heteronukleare Bindungen

Entropie

Die Entropie ist ein Maß für den Ordnungsgrad eines Systems. Wird dieser geringer, so nimmt die Entropie zu.

Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik strebt ein System maximale Unordnung an.

chemisches Gleichgewicht

dynamisches Gleichgewicht vor, wenn die Geschwindigkeiten der Hinreaktion und der Rückreaktion gleich sind.

Das Prinzip von Le Chatelier ist das ''Prinzip vom kleinsten Zwang'', denn erfährt ein System im Gleichgewicht den Zwang auf eine Konzentrations-, Druck- oder Temperaturänderung , so verschiebt sich das Gleichgewicht derart, dass der Zwang vermindert wird.

Säure-Base-Reaktionen

ioenenselektive Glaselektrode: dünnwanndige, kugelförmige Glasmembran, welche mit einer bekannten Bezugspufferlösung gefüllt ist (konstanter pH-Wert). Ionenaustausch zwischen $H^+$-Ionen aus der unbekannten Lösung und $Na^+$-Ionen aus der Membran. An beiden Membranoberflächen bilden sich Kieselsäuregel-Schichten, deren $H^+$-Konzentrationen gleich sind und (zumindest theoretisch) unabhängig vom pH-Wert der jeweils angrenzenden Lösung sind

Am Neutralpunkt gilt: $c(H_3O^+)=c(OH^-)$

Reduktion und Oxidation

Oxidationsmittel: Der Rektionspartner, der den anderen oxidiert und dabei selbst reduziert wird.

Das Oxidationsmittel ist ein Reagenz, das Elektronen aufnimmt.

Beispiel: $O_2$

Qualitative Anorganische Analyse

Prinzip eines Trennungsganges

Der Sodaauszug (SA)

• Notwendig, falls Nachweis auf Anionen durch Metallkationen gestört wird.
  Störend hierbei sind z.B. Kationen der HCl-Gruppe ( $Ag^+, Mg_2^{2+}, Pb^{2+}$)
  $\Rightarrow$ Bildung schwerlöslicher Chloride
  
• US mit Natriumcarbonat (Soda) $Na_2CO_3$ kochen

Haushaltschemikalien zur qualitativen Analyse

Ammoniumsulfat ( $(NH_4)_2SO_4$)
Ätzkali (KOH)
Brantkalk (CaO)
Gips ( $CaSO_4 \times 2H_20$)
Hirschhornsalz ($NH_4HCO_3$)
Kochsalz (NaCl)
Marmor ($CaCO_3$)
Natriumhydrogencarbonat ($NaHCO_3$)
Pottasche ($K_2CO_3$)
Salpeter ($NaNO_3$/$KNO_3$)
Schwerspat ($BaSO_4$)
Sylvin ($KCl$)

Salze der Säuren

Borate sind die Salze der Borsäure $H_3BO_3$ bzw. $H_{n-2}B_nO_{2n-1}$

Wichtige Bormineralien sind:
Borax $Na_2B_4O_7 \cdot 10 H_2O$ und Kernit $Na_2B_4O_7 \cdot 4 H_2O$

Chlorate sind die Salze der Chlorsäure

Wichtige Chlorate sind Natriumchlorat, Aluminiumchlorat und Kaliumchlorat.

Phosphate sind die Salze der Phosphorsäure

Dihydrogenphosphat $M'H_2PO_4$
Hydrogenphosphat $M'HPO_4$
neutrales Phosphat $M'PO_4$

Sulfate sind die Salze der Schwefelsäure

Thiosulft $SO_4$

Komplexchemie

Nomenklatur

1. Anionische Komplexe enden mit -at
2. Neutrale und Kationische Komplexe behalten Name des Zentralatoms bei.
3. negativ geladene Liganden enden mit -o

wichtige anionische Liganden

$Br^-$ (bromo), $Cl^-$ (chloro), $F^-$ (fluoro),

Reihenfolge unter den Liganden innerhalb der Nomenklatur

Absorption von Licht bewirkt einen Elektronenübergang in einem Atom oder Molekül

Charge-Transfer-Anregung:
Charge-Transfer-Komplex:
Charge-Transfer-Übergang: Ladung wird bei Koordinationsverbindungen von einem Atom zu einem anderen wie folgt verschoben

1. Übergänge in einem Liganden
2. Übergänge vom Liganden zum Metall (Reduktion)
3. Übergänge vom Metall zum Liganden (Oxidation)

Charge-Transfer-Spektren

Metallkomplexe

Farbigkeit von Komplexverbindungen

Koordination von Liganden mit freien Elektronenpaaren an ein Zentralteilchen
$\Rightarrow$ Aufspaltung der d-Orbitale in energetisch höhere e- und energetisch abgesenkte t-Orbitale.

Die Elemente der Gruppen

Die Edelgase

Die Halogene

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