organische chemie zumbühl

6 mögliche Konformationsisomere

Es gibt 6 verschiedene Konformationsisomere, die alle einen unterschiedlichen Energiegehalt haben: anitperiplanar ekliptisch gauche ekliptisch synclinal gauche (spiegelverkehrt) ekliptisch (spiegelverkehrt)

Basenhaltige Lebensmittel

Gemüse, Obst, Milch, Kartoffeln.

Skelettformel

In C-H-Verbindungen werden grundsätzlich keine H-Atome gezeichnet (ohwohl sie vorhanden sind). Auch die C-Atome werden nicht mehr ausgeschrieben.

amphoter

Wenn Substanzen sowohl als Säuren als auch als Basen auftreten können. Bsp: Wasser H2O -> H+ + OH- (Säure) H2O -> H3O+ (Base)

Benzol: Struktur

- alle 6 C-Atome des Benzols sind sp^2-hybridisiert und liegen in einer Ebene - 6 einfach besetzte p-Orbitale dieser C-Atome stehen senkrecht zu dieser Ebene -> bilden pi-Molekülorbitale (mit 6 Elektronen besetzt) - die Elektronen sind völlig gleichmässig oberhalb und unterhalb des Sechsringes angeordnet.

Cyclohexan Sesselform

- jedes C-Atom trägt ein *senkrecht* nach oben oder nach unten zeigendes H-Atom -> axiale H-Atome (rot) - die anderen, seitlich am Ring stehenden H-Atome -> equatorial (blau)

cis-trans Isomerie

- pi-Bindung verhindert Drehbarkeit um C=C Bindung -> andere Isomerie, je nachdem, auf welcher Seite der pi-Bindung die Substituenten sich befinden. - Diese Isomere werden als cis-trans-Isomere oder neuer als (Z)-(E)-Isomere bezeichnet (von zusammen und entgegengesetzt).

Benzol

- sechs Kohlenstoffatome in einem Sechseck (=Benzolring) - planares Molekül - Bindungswinkel: 120° - C-C Bindungen: 139 pm lang (zwischen Werten für C-C Einfachbindungen und Doppelbindungen) - zwei mesomere Grenzformeln -> alle sechs C-C-Bindungen im Ring sind gleich und ihre Bindungsordnung liegt zwischen der einer Einfach- und einer Doppelbindung

Chemische Reaktivität des Benzols

- typische Reaktion der Aromaten: elektrophile aromatische Substitution - verschiedene Reste (funktionelle Gruppen) können in das Benzol eingeführt werden

Nomenklatur Alkene

- wie Alkane mit gleicher Anzahl von C-Atomen benannt, jedoch mit der Endung -en anstelle von -an. - wenn notwendig, wird die Position der Doppelbindung bezeichnet, indem die Nummer des C-Atoms, an dem die Doppelbindung beginnt, angegeben wird. - Die Nummerierung wird auf der Seite der Kette begonnen, welche die niedrigste Nummer ergibt.

Reaktionsanordnung

0. / 1. / 2. / 3. Ordnung Die Reaktionsordnung ist die Summe der Exponenten der Konzentrationsparameter im Geschwindigkeitsgesetz (Konzentration Reaktanden zu Reaktionsgeschwindigkeit). Das Geschwindigkeitsgesetz muss experimentell bestimmt werden, man kann es nicht aus der Reaktionsgleichung ableiten.

uneffektive Kollisionen

2 Gründe: - die Moleküle können in einem ungünstigen Winkel aufeinandertreffen - viele Kollisionen sind nicht heftig genug, um einen Bruch der Bindungen zu bewirken. Für eine effektive Kollision muss die Summe der Bewegungsenergien der Moleküle einen Mindestwert übersteigen.

pH des Blutes

7.4 mit einer natürlichen Schwankungsbreite von +- 0.03

Reaktion 2. Ordnung

A + B -> Produkt v = k [A] [B] v = k [A]^2 Die Reaktionsgeschwindigkeit ist proportional zum Produkt der Konzentrationen der Reaktanden. -> Wenn die Konzentrationen beider Reaktanden verdoppelt werden, vervierfacht sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Bsp: NO2 + 2HCl -> NO + H2O + Cl2

Reaktion 3. Ordnung

A + B -> Produkt v = k [A]^2 * [B] Die Reaktionsgeschwindigkeit ist proportional zum Produkt von Reaktand A im Quadrat mit Reaktand B. Bsp: 2NO + 2H2 -> N2 + 2H2O

Reaktion 0. Ordnung

A -> Produkt v = k Reaktionsgeschwindigkeit unabhängig von der Konzentration der Reaktanden. Selten. Bei enzymatischen Reaktionen -> "pseudonullte Ordnung". Bsp: Ethanolabbau im menschlichen Körper (pro Stunde 0.15 Promille abgebaut). [EtOH] -> Abbauprodukte

Reaktion 1. Ordnung

A -> Produkt v = k[A] Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Konzentration des Reaktanden A ab. Häufig. Bsp: radioaktiver Zerfall Halbwertszeit t1/2 = ln2 / k v = - d[a] / dt = k * [A] Bsp: Zersetzung von 2 N2O5 -> 4 NO2 + O2 v(N2O5) = k[N2O5]

Theorie des Übergangszustandes

A2 + X2 <--> {AAXX-Komplex} -> 2 AX AAXX -> Übergangszustand. Aktivierter Komplex, instabiler Verband von Atomen, der nur für einen kurzen Augenblick existiert. Relativ hohe pot. Energie.

dynamisches Gleichgewicht

Es laufen noch Hin- und Rückreaktionen ab, aber die Konzentrationen aller beteiligten Substanzen bleiben konstant. Das Gleichgewicht kann eher auf der Seite der Reaktanden oder eher auf der Seite der Produkte liegen.

Säurehaltige Lebensmittel

Fleisch, Fisch, Getreideprodukte, Schokolade, Kaffee, Tee, Alkohol.

Wie entfernt man ein Produkt aus einem Reaktionsgleichgewicht?

Gas: man lässt es evaporieren. Feststoff: Man trennt den Feststoff von den anderen Stoffen. Weiterreaktion: Man lässt das betreffende Produkt weiterreagieren.

Anfangsgeschwindigkeit

Geschwindigkeit zu Beginn der Reaktion

Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit

Geschwindigkeitskonstante k ändert sich mit der Temperatur gemäss der Arrhenius-Gleichung

respiratorische Alkalose

Hyperventilation, welche zu einer Senkung des CO2-Partialdrucks führt und dadurch den pH des Blutes steigen lässt. Symptome: Schwindel, Angstzustände, Muskelkrämpfe.

Primäre (1°), sekundäre (2°), tertiäre (3°) und quartäre (4°) C-Atome

Je nachdem, ob ein Kohlenstoff-Atom an ein, zwei, drei oder vier weitere Kohlenstoff-Atome gebunden ist, unterscheidet man zwischen primären (1°), sekundären (2°), tertiären (3°) und quartären (4°) C-Atomen.

Eigendissoziation von Wasser

K = [H3O+][OH-] / [H2O]^2 Das Gleichgewicht liegt weitgehend auf der linken Seite. K hat einen sehr kleinen Zahlenwert. In reinem Wasser wie auch in verdünnten Lösungen kann die Konzentration der Wasser-Moleküle als konstant angesehen werden.

Gleichgewichtskonstante K

K > 1 -> Gleichgewicht auf Produktseite K < 1 -> Gleichgewicht auf Eduktseite K = 1 -> Gleichgewicht zwischen Konzentration Produkte und Konzentration Edukte

4 Grundelemente biochemischer Verbindungen

Kohlenstoff C Wasserstoff H Sauerstoff O Stickstoff N 98% der organischen Substanz heutiger Lebewesen bestehen aus diesen vier Elementen. Mit weitem Abstand folgen Phosphor, Schwefel, verschiedene andere Spurenelemente.

Prinzip des kleinsten Zwanges (Le Chatelier)

Übt man auf ein chemisches System im Gleichgewicht einen Zwang aus, so reagiert es so, dass die Wirkung des Zwanges minimal wird (es weicht dem Zwang aus).

Alkane

gesättigte Kohlenwasserstoffe - nur Einfachbindungen - CnH2n+2

Reaktionsgeschwindigkeit v

zeigt an, wie schnell eine chemische Reaktion abläuft. Reaktionsgeschwindigkeit = Konzentrationsänderung / Zeit

Alkalose

Überwiegen der Basen

Azidose

Überwiegen der Säuren

Polyene

- Verbindungen mit mehreren Doppelbindungen - häufig in der Natur. Bsp: Kautschuk, beta-Carotin (Vorstufe VitA mit elf konjugierten Doppelbindungen, die alle trans-konfiguriert sind. Durch die oxidative Spaltung des Moleküls in der Mitte entsteht VitA.)

Bromierung Benzol

Elektrophile aromatische Substitution

Alkene

- CnH2n - Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer C C- Doppelbindung - auch Olefine oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe genannt

Arene

- CnH2n-6 - auch: aromatische Verbindungen (wegen Benzol-Derivaten in Pflanzen, die "aromatisch" riechen) - Moleküle, die das Molekülgerüst des Benzols (C6H6) enthalten

Alkine

- CnHn - Kohlenwasserstoffe mit C-C-Dreifachbindungen. - Endung -in - eine sigma-Bindung und zwei pi-Bindungen, die von den sp-hybridisierten C-Atomen ausgehen - In der Natur gibt es nur wenige Beispiele für Verbindungen mit C-C-Dreifachbindungen, speziell wichtig ist die Klasse der Endiyne-Antitumormittel

Elektrophile aromatische Substitution

- Ein H-Atom wird durch ein anderes Atom oder einen Rest ersetzt - der aromatische (stabilisierende) Charakter des Ringes bleibt erhalten - Das angreifende Reagenz ist ein Elektrophil E+, aus dem Aromaten wird ein Proton (H+) abgespalten - Befindet sich schon ein Substituent am Benzolring, dann wird die Stellung des zweiten Substituenten relativ zum ersten als ortho (o), meta (m) oder para (p) bezeichnet Im Beispiel: ein H+ wird entfernt, ein Rest (Cl) wird angefügt.

Chemische Eigenschaften Alkene

- Für die Reaktivität der Alkene ist die pi-Bindung der C=C-Doppelbindung verantwortlich. - Die bevorzugte Reaktion ist die Addition.

Beispiele konjugierte Säure-Base-Paare

- H20 ist die konjugierte Base zu H3O+ - H3O+ ist die konjugierte Säure zu H20 - CH3CO2 ist die konjugierte Säure zu CH3CO2- - CH3CO2- ist die konjugierte Base zu CH3CO2

Chemische und physikalische Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen

- In Kohlenwasserstoffen sind nur unpolare Atombindungen wirksam -> lipophil/hydrophob - chemisch eher reaktionsträge - leichte Brennbarkeit der flüchtigen Verbindungen Beispiele: - Gemisch langkettiger, gesättigter Kohlenwasserstoffe (Paraffinöl) -> Darmgleitmittel. - Paraffine (zB Vaseline): Bestandteil von Salben und Cremes (tragen zum Hautschutz, erleichtern Aufnahme v. Wirkstoffen)

Besonderheiten Kohlenstoff C

- Kohlenstoffatome: bis zu 4 sehr stabile kovalente C-C Einfachbindungen -> komplizierte Strukturen können aufgebaut werden. - C=C Doppelbindungen und C-C Dreifachbindungen - mit zahlreichen anderen Elementen können stabile kovalente Bindungen geknüpft werden.

Säure-Base-Puffersysteme im Blut

- Proteinpuffer, v.a. Albumin im Blutplasma und Hämoglobin der RBC. - Kohlensäure-Puffer (CO2/HCO3-), wird als offenes System über die Atmung geregelt. - Phosphatpuffer

Katalysator

- Stoff, dessen Anwesenheit die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöht - wird selber nicht verbraucht (kann nach der Reaktion zurückerhalten werden) - Die Aktivierungsenergie der Reaktion wird bei Anwesenheit eines Katalysators niedriger. Bsp: MnO2 ist cat. für 2 KClO3 -> 2 KCl + 3 O3

Benennung eines verzeigten Alkans

- Suche die längste unverzweigte Kette aus C-Atomen - Nummeriere die C-Atome dieser Kette - Nenne die Zahl des Atoms, an welchem der Alkyl-Rest gebunden ist. Immer die möglichst tiefere Zahl wählen! - Stelle die Namen der Alkyl-Reste in alphabetischer Reihenfolge vor den Namen des Alkans. (Die Positionszahl kommt vor den Alkylrest) - Sind mehrere gleiche Alkylreste vorhanden, so wird dies durch ein griechisches Zahlwort angegeben: Di-, Tri-, ... Beispiel: 3-Ethyl-2,4-Dimethylpentan

Nitrierung Benzol

Elektrophile aromatische Substitution

Arrhenius-Gleichung

A: Konstante, die für die jeweilige Reaktion charakteristisch ist. Ea: Aktivierungsenergie R: ideale Gaskonstante R = 8.31 J/molK T: absolute Temperatur [Kelvin] -> Berechnung Ea siehe Formelblatt Weil k exponentiell von T abhängt: kleine Änderung von T -> relativ grosse Änderung für k -> grosse Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit. zB: Für die Reaktion in der Übung bewirkt die Temperaturerhöhung um 100 K eine 18'800fache Geschwindigkeitserhöhung.

Bromierung Ethen

Additionsreaktion

Hydratisierung Ethen

Additionsreaktion

Hydrierung Ethen

Additionsreaktion

Hydrohalogenierung Ethen

Additionsreaktion mit H-I oder H-Br oder H-Cl

Alkylrest

Alkan, dem ein H-Atom fehlt. -> Verwendung der Endung -yl anstelle von -an: Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, . . .

Basenstärke (nach Brønsted)

Basenstärke ist die Tendenz, Protonen aufzunehmen. Je stärker eine Base, desto schwächer ist ihre konjugierte Säure.

Newman-Projektion

Bei der Newman-Projektion blickt man von vorn auf ein C-Atom des Moleküls in Richtung der C-C Achse. Die C-H-Bindungen des vorderen C-Atoms sind bis zur Mitte eines Kreises gezeichnet, die C-H-Bindungen des hinteren, verdeckten C-Atoms nur bis zum Rand des Kreises.

Konstitutionsisomere

Bei gleicher Summenformel gibt es zwei Verbindungen mit unterschiedlicher Konstituion, d.h. mit unterschiedlicher Verknüpfung der Kohlenstoff-Atome miteinander. Die Konstitutionsisomere unterscheiden sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften.

Endiyne-Antitumormittel

Beispiel: Neocarzinostatin

Ethen

C2H4 (Alken) - Für eine Rotation um die C=C-Doppelbindung ist ein erheblich grösserer Energieaufwand nötig als für die Rotation um eine Einfachbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen. - Das Ethen-Molekül ist planar und besteht aus zwei sp^2-hybridisierten Kohlenstoffzentren. - Die C C-Doppelbindung besteht aus einer s-Bindung, deren Orbital sich rotationssymmetrisch um die Kernverbindungslinie erstreckt, un einerp-Bindung,diedurchU ̈berlappenderbeideneinfachbesetzten p-Orbitale der beteiligten C-Atome entsteht.. - Durch die zusätzliche pi-Bindung kommt es zu einer Verkürzung der C-C Bindung (133 pm) im Vergleich zum Ethan (154 pm).

Organische Chemie

Chemie der Kohlenstoffverbindungen -> Chemie des Lebens

Cycloalkane

CnH2n - Kette der C-Atome zu einem Ring geschlossen. - dem Namen des Alkans mit gleicher Anzahl C-Atome wird das Präfix Cyclo- vorangestellt. - Haben ähnliche Eigenschaften wie Alkane (Ausnahme: Cyclopropan, Cyclobutan)

Ringspannung

Cyclobutan, Cyclopropan Bei Cycloalkanen im drei- bzw. viergliedrigen Ring werden die Bindungswinkel auf Werte gezwungen, die weit unter dem Idealwert des vierbindigen Kohlenstoff-Atoms liegen.

Zwang durch Konzentrationsänderungen

Das kontinuierliche Entfernen von Produkten aus dem Gleichgewicht dient dazu, die Ausbeute einer Reaktion zu maximieren.

Konformere Cycloalkane

Der Sechsring des Cyclohexans kann durch Drehung um die C-C Einfachbindungen im Ring unterschiedliche Konformationen einnehmen, ohne dass sich die Grösse der Bindungswinkel verändert. Die energetisch günstigste Konformation ist die Sesselform (chair), weniger günstig ist die Wannenform (boat). Zwischen den beiden Formen gibt es noch viele Übergänge.

Reaktionsmechanismus

Detaillierte Beschreibung, wie eine Reaktion im Einzelnen abläuft.

Das Brønsted-Lowry-Konzept

Die Säure ist eine Substanz, die Protonen abgeben kann (ein Protonen-Donor). Die Base kann Protonen aufnehmen, sie ist ein Protonen-Akzeptor. Eine Säure-Base-Reaktion besteht in der Übergabe von Protonen an die Base. Säure und Basen können Ionen oder auch Moleküle sein.

Hückel-Regel (Mesomerie)

Die in einem Ring delokalisierten pi-Elektronen führen immer dann zu einem energiearmen Molekül mit aromatischen Eigenschaften, wenn sich (4n + 2) pi-Elektronen auf alle Ringatome verteilen können. Im Fall des Benzols (n=1) sind dies die sechs pi-Elektronen. Ein Ringsystem ist dann aromatisch, wenn es durchgehend konjugierte Doppelbindungen und (4n+2) pi-Elektronen hat.

umgesetzte Energie delta U oder delta H

Differenz aufgenommene Ea,h und abgegebene Ea,r

Aktivierungsenergie Ea,h

Differenz zwischen potentieller Energie Reaktanden und der potentiellen Energie des aktivierten Übergangszustandes (A2X2-Komplex) Wenn sich der aktivierte Komplex unter Rückbildung der Moleküle A2, X2 spaltet, so wird die Aktivierungsenergie Ea,h wieder frei in Form von kinetischer Energie der Moleküle A2 und X2. -> Keine Reaktion Wenn sich der aktivierte Komplex in die beiden Moleküle AX spaltet, so wird Energie Ea,r in Form von kinetischer Energie der AX-Moleküle frei. übliche Aktivierungsenergien/Bindungsenergien liegen im Bereich 60 - 250 kJ/mol.

Zwang durch einen Katalysator

Ein Katalysator begünstigt BEIDE Reaktionen (Hin- und Rückreaktion) gleichermassen. Er sorgt aber dafür, dass sich das Gleichgewicht schneller einstellt.

konjugiertes Säure-Base-Paar

Ein Paar, das durch Aufnahme und Verlust eines Protons zusammengehört.

Additionsreaktion

Ein Reaktand X-Y lagert sich unter Aufhebung der pi-Bindung an die C-Atome der Doppelbindung an und überführt die ungesättigte in eine gesättige Verbindung. Die Umkehrreaktion einer Addition ist die Eliminierung. Im Beispiel: 2 sigma-Bindungen und eine pi-Bindung werden zu drei sigma-Bindungen. Energiebilanz dieser Reaktion: eine sigma-Bindung (stark, im Reaktanden) und eine pi-Bindung (eher schwach, im Alken) werden gespalten. Es entstehen neu zwei sigma-Bindungen -> Energiegewinn.

Pufferlösung

Eine Pufferlösung enthält eine relativ hohe Konzentration einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base. Sie halten den pH-Wert weitgehend konstant, auch wenn Säuren oder Basen in begrenzter Menge zugesetzt werden. Z.B. besteht eine Essigsäure-Acetat- Pufferlösung aus x mol/L Essigsäure und y mol/L Acetat. Für eine Lösung, die eine schwache Säure und ihre konjugierte Base im Stoffmengenverhältnis 1:1 enthält, gilt immer pH=pKs

Konformationsisomere

Konformere (Rotationsisomere) lassen sich durch Drehung um C-C-Einfachbindungen (die "Achse") ineinander überführen. Diese Drehung wird jedoch durch die Abstoßung der Elektronenhüllen der Substituenten gehemmt, zur Überwindung wird Energie benötigt (allerdings sehr wenig Energie). Bei Raumtemperatur besitzen die meisten Moleküle genügend Energie, um Drehungen um C-C-Bindungen auszuführen. Es gibt energieärmere und energiereichere Konformere und auch die Drehung um die C-C Achse ist durch kleine Rotationsbarrieren gehindert.

Ionenprodukt von Wasser

Konzentration von Wasser in Wasser ist so hoch, dass diese als konstant angenommen werden kann. Sie wird in die Gleichgewichtskonstante K miteinbezogen: K * (55.5 mol)^2 = Kw Kw = 10^-14 mol^2/L^2 D.h. in reinem Wasser entstehen H3O+ und OH- Ionen zu gleichen Teilen (c = 10^-7 mol/L)

Heterogene Gleichgewichte

Konzentrationen von Feststoffen und Flüssigkeiten werden in die Konstante K einbezogen und NICHT explizit im Massenwirkungsgesetz aufgeführt. Im Massenwirkungsgesetz wird also nur mit den Produkt-/Edukt-Konzentrationen der Gase gerechnet.

Reaktionskinetik

Lehre der Geschwindigkeiten chemischer Reaktionen

Geschwindigkeitsgesetz

Mathematische Gleichung, welche die Konzentrationen der Reaktanden mit der Reaktionsgeschwindigkeit in Beziehung setzt. -> Proportionalitätskonstante k (Geschwindigkeitskonstante)

Geschwindigkeitskonstante k

Proportionalitätsfaktor beim Geschwindigkeitsgesetz (Konzentration Reaktanden zu Reaktionsgeschwindigkeit). k hängt von der Temperatur ab und hat für jede Reaktion einen charakteristischen Wert.

Funktionsweise Katalysator

Reaktionsstoffe bleiben auf katalytischer Oberfläche hängen, wo die Reaktion stattfindet. Die Reaktanden haben es "einfacher", sich zu finden und eine effektive Kollision zu erzeugen.

Säuredissoziationskonstante Ks

Schwache Elektrolyte sind in wässriger Lösung unvollständig dissoziiert. Man nimmt an, dass sich die Konzentration des Wassers nicht ändert, da nur wenige Wassermoleküle für die Bildung von H3O+ Ionen benötigt werden. Man nimmt deshalb die [H2O] in die Gleichgewichtskonstante auf. -> Säuredissoziationskonstante Ks HA + H2O <--> H3O+ + A- K = [H3O+][A-] / [HA][H2O] Ks = K * [H2O] = [H3O+][A-] / [HA]

Säure

Substanz, die Protonen abgibt. -> Protonen-Donor.

Base

Substanz, die Protonen aufnimmt. -> Protonen-Akzeptor.

Säurestärke (nach Brønsted)

Säurestärke ist die Tendenz, Protonen abzugeben. Je stärker eine Säure, desto schwächer ist ihre konjugierte Base.

Zwang durch Temperaturänderungen

Temperatur erhöht -> endotherme Reaktion findet mehr statt. Temperatur gesenkt -> exotherme Reaktion findet mehr statt. ZB Ammoniaksynthese ist exotherm. Wird die Temperatur gesenkt, so wird mehr Ammoniak produziert.

Kollisionstheorie für Reaktionsgeschwindigkeiten

Wenn die Konzentration der Reaktanden gross ist, dann ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit gross. Bei hohen Konzentrationen sind zahlreiche Moleküle in einem gegebenen Volumen vorhanden. Es kommt zu häufigen Kollisionen, bei denen die reagierenden Moleküle in die Reaktionsprodukte verwandelt werden; die Reaktion läuft schnell ab. Bei Raumtemperatur und 101 kPa erfolgen in einem Liter Gasvolumen etwa 10^31 Kollisionen pro Sekunde. Aber: Im Allgemeinen führt nur ein kleiner Bruchteil der stattfindenden Kollisionen tatsächlich zu Reaktionen (effektiven Kollisionen)

Reaktionsgeschwindigkeit

Zeigt wie schnell die Konzentrationen von Reaktanden/Produkten ändern v(AX) = d[AX] / dt V(A) = - d[A] / dt oder V(X) = - d[X] / dt Einheit: mol/(L*s)

Molare Konzentration von Wasser in 1 L Wasser (Molarität)

[H2O] = 1000 g / 18 g/mol = 55.5 mol

Ethin

alt: Acetylen - Das Ethin ist linear gebaut - Wird als Schweissgas genutzt, weil es beim Verbrennen mit reinem O2 Flammentemperaturen von bis zu 3'000°C erzeugen kann

Dissoziationsgrad alpha

bei schwachen Elektrolyten in wässriger Lösung: Der Bruchteil der gesamten Stoffmenge des Elektrolyten, der in Ionen dissoziiert ist (häufig in Prozent angegeben). HA + H2O <--> H3O+ + A- alpha = [A-] / [HA]+[A-]

Massenwirkungsgesetz

drückt die Lage des Gleichgewichts mit einer Zahl aus. -> Gleichgewichtskonstante K. K = [Produkte] / [Edukte] Kleinbuchstaben drücken die stöchiometrischen Koeffizienten aus.

pOH

negativer Zehnerlogarithmus von [OH-] pOH = -lg [OH-] / mol/L

pKw

pKw = 14 = pH + pOH

pH

potentia hydrogenii negativer Zehnerlogarithmus von [H3O+] pH = -lg [H3O+] / mol/L

Zwang durch Druckänderung

v.a. bei Reaktionen von Gasen. Wird der Druck erhöht (das Volumen verkleinert), so bewegt sich das Gleichgewicht hin zum kleineren Volumen. ZB Ammoniaksynthese: höherer Druck -> mehr Ammoniak produziert.

saure Lösung

wenn [H+] > 10^-7 mol/L pH < 7

basische Lösung

wenn [OH-] > 10^-7 mol/L pH > 7

Titration einer starken Säure mit einer starken Base

zB Zu einer Probe Salzsäure HCl langsam Natronlauge NaOH zugeben. Ein Teil der H+ Ionen wird durch die zugegebenen OH- Ionen neutralisiert, bis der Äquivalenzpunkt erreicht ist, an welchem eine Kochsalzlösung (NaCl) entstanden ist mit einem pH von 7. Das Gesamtvolumen ist gestiegen und die Zahl der H+ Ionen ist gesunken.

Titration einer schwachen Säure mit einer starken Base

zB zu einer Probe Essigsäure langsam NaOH zugeben. Durch die Zugabe von Natronlauge werden Essigsäure-Moleküle in Acetat-Ionen überführt. Um den pH-Wert zu berechnen kann man die Henderson-Hasselbalch-Gleichung verwenden. Beim Erreichen des Äquivalenzpunktes ist die gesamte Essigsäure exakt neutralisiert. Im Äquivalenzpunkt ist die Lösung aber nicht neutral, es hat sich eine schwache Base gebildet. Es wird eine dritte Gleichung angewendet: pKb = 14 - pKs pOH = 1/2 (pKb - log(c) pH = 14 - pOH weitere Zugabe Natronlauge -> OH- Konzentration erhöht sich noch mehr.