Chemie I Lernhilfe: Allgemeine und anorganische Chemie

By Michael Jessner

„Chemie I Lernhilfe“ ist ein übersichtlich gestaltetes Büchlein zur „Allgemeinen und anorganischen Chemie“. Konzipiert für OberstufenschülerInnen eines Gymnasiums, MedizinstudentInnen …
Jenen, die schon Chemieunterricht haben oder hatten, wird es wegen seiner gerafften und anschaulichen Art - ohne dabei oberflächlich zu sein - das Lernen deutlich erleichtern. Auch Studierenden, die bisher trotz Mühen keinen Zugang zur Chemie fanden, wird diese Lernhilfe durch einfache Skizzen und verständlichen Text den Weg ebnen. Es soll jedoch keineswegs einen Chemieunterricht ersetzen, sondern als Begleitmaterial dienen.
Weniger geeignet für „Chemie-Anfänger“!

• Language: Deutsch
• Publisher: Books on Demand
• Release date: Dec 17, 2014
• ISBN: 9783735747013

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Periodensystem

Allgemeine und anorganische CHEMIE

Chemie ist die Lehre von den Stoffen, ihrem Aufbau, ihren Eigenschaften und ihren Umwandlungen!

Geschichtliches

Die Anfänge sind unbekannt. Schon in der Eiszeit wurden Feuer unterhalten (Stoffumwandlung i chemischer Vorgang!).

Mit dem Feuer kam die Zubereitung der Nahrung.

Später erlernte der Mensch die Töpferei, Gerberei und die Herstellung einfacher Genussmittel wie alkoholische Getränke, Essig ...

An Metallen gab es anfangs nur die Edelmetalle. Um ca. 3500 v. Chr. konnte Kupfer aus Malachit gewonnen werden. Aus Kupfer und Zinn fertigte man bald darauf Bronze. Um 1500 v. Chr. gab es auch schon Eisenwerkzeuge, jedoch sicher nicht in heutiger Qualität!

Das Färben von Stoffen mit Indigo (Bluejeans!) war in Ägypten bereits um 1700 v. Chr. bekannt!

Ca. 400 v. Chr. verwendete Demokrit den Begriff atomos (i Atome) und 50 Jahre später benannte Aristoteles vier Elemente:

Wasser, Feuer, Erde, Luft

Im Mittelalter suchten die Alchemisten nach dem Stein der Weisen. Paracelsus heilte im 16. Jahrhundert nicht nur mit Pflanzen, er stellte Arzneimittel auch chemisch her.

Die Trennung der Chemie von der Physik fand im 17. Jahrhundert statt:

Chemie eine eigene Wissenschaft!!!

Bis Ende des 19. Jahrhunderts waren die meisten Elemente schon bekannt und im Periodensystem der Elemente geordnet.

1919 gelang die erste Elementumwandlung: Stickstoff i Sauerstoff! Der „Stein der Weisen" war gefunden!

Und die Entwicklung bleibt nicht stehen. Man erzeugt neue Elemente, neue Farbstoffe, immer bessere Kunststoffe, wirksamere Medikamente, neue Hygieneartikel ...

Einteilung der Chemie

(nach hauptsächlichen Aufgabenbereichen)

* Allgemeine Chemie: allgemeine chemische Grundlagen wie Bindungsarten, Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften, Atombau ...

* Anorganische Chemie: Chemie der „unbelebten" Materie wie Luft, Wasser, Elemente, Metalle, Minerale ...

* Organische Chemie: Stoffe, die in der „belebten" Natur gebildet werden und deren Folgeprodukte.

* Biochemie: erforscht die Vorgänge in lebenden Organismen.

* Physikalische Chemie

* Analytische Chemie

* Theoretische Chemie

* Pharmazeutische Chemie ...

Die einzelnen Teilbereiche sind übergreifend und keineswegs als isolierte Wissenschaften anzusehen!

In der Industrie teilt man oft nach hergestelltem Produkt ein:

Farbstoffchemie, Kunststoffchemie, pharmazeutische Chemie ...

Aufbau der Materie

Der Physiker nennt alles Körper, der Chemiker alles Stoff.

Heterogene Gemenge erkennt man als Gemenge, homogene sehen wie ein Reinstoff aus.

Reinstoffe haben einen Schmelz- (Fp) und Siedepunkt (Kp), das heißt, dass auch bei weiterer Energiezufuhr die Temperatur nicht steigt! Sie steigt erst wieder, wenn alles geschmolzen oder verdampft ist.

Gemenge haben einen Schmelz- und

Siedebereich (ΔKp):

Temperatur

Temperatur

Trennverfahren in der Chemie: Extraktion, Filtration, Destillation, Adsorption, Zentrifugieren ... Chromatografie (je nach Trägermaterial): Gaschromatografie, Dünnschichtchromatografie ...

Papierchromatografie:

Ein spezieller Papierstreifen (Filterpapier) taucht in ein Lösungsmittelgemenge. Die Flüssigkeit steigt auf und nimmt dabei die verschiedenen Bestandteile der Substanz verschieden rasch mit. Nach einer bestimmten Zeit ist der Ausgangsstoff aufgetrennt. Lässt man daneben bekannte Stoffe „mitlaufen", kann man so einzelne Stoffe oft schon identifizieren!

Achtung:

Gemenge werden durch physikalische, Verbindungen durch chemische Vorgänge getrennt! Zum Beispiel Eisen und Schwefel:

Das Gemenge kann durch einen Magneten getrennt werden,

die Verbindung nur noch durch chemische Vorgänge!

Den Aggregatzustand der Stoffe bestimmen die Anziehungskräfte zwischen den einzelnen Teilchen:

Feststoffe: starke Anziehungskräfte - Ordnung über weite Bereiche:

→Fernordnung

Flüssigkeiten: schwächere Anziehungskräfte - Ordnung begrenzt:

→Nahordnung

Gase: extrem schwache Anziehungskräfte - keine Ordnung:

→ Unordnung

Atomaufbau

Da Atome extrem klein sind (ca. 10 -¹⁰ m!), kann man mit technischen Tricks (Rastertunnelmikroskop) höchstens ihre Oberfläche darstellen. Zu ihrer näheren Beschreibung verwendet man äußerst komplizierte mathematische Formeln. Um unser Vorstellungsvermögen trotzdem zu befriedigen, schaffen wir uns Modelle.

Doch Achtung: Es gibt keine „richtigen" Modelle!

Ein Modell kann nur dann „stimmen, wenn es ausschließlich dazu verwendet wird, wozu es auch geschaffen wurde. Jedes Modell läuft Gefahr, „falsch zu sein, wenn man es „zweckentfremdet"!

Man könnte einem Außerirdischen anhand eines Modellautos sehr wohl erklären, wie ein Mercedes aussieht, jedoch nur schwer, wie er funktioniert: Gas, Kupplung, Bremse, Gangschaltung ...!

Atommodelle

Demokrit (ca. 400 v. Chr.):

Nur scheinbar hat das Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süß oder bitter, in Wirklichkeit gibt es nur Atome und den leeren Raum.

John Dalton (1803):

Die chemischen Elemente bestehen aus sehr winzigen unteilbaren Materiepartikeln, Atome genannt, die ihre Individualität bei allen