Allg Chemie wichtige Formeln - Zusammenfassung PDF

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Allgemeine Chemie Zusammenfassung der essenziellen Formeln und Inhalte
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Description

Wichtige Formeln und Definitionen zu stöchiometrischen Berechnungen Atom- und Molekülmassen Ein Molekül ist das kleinste für sich genommen existenzfähige Teilchen einer chemischen Verbindung. Die Molekülmasse ist die Summe der Atommassen aller Atome eines Moleküls. z.B. für AaBbCc: M(AaBbCc) = a·M(A) + b·M(B) + c·M(C) Atom- und Molekülmassen werden in atomaren Masseneinheit u angegeben. 1 u (= 1.6605·10-24 g) ist per Definition 1/12 der Masse eines Atoms des Isotops 12C. Massenanteile w einer Verbindung der Formel AaBbCc: w(A) = a·M(A) / [a·M(A) + b·M(B) + c·M(C)] analog für w(b) und w(C). Gewichtsprozent: w·100% Bestimmung der Molmasse z.B. über Schmelzpunktserniedrigung oder Siedepunkterhöhung: m 1000 T g  E g  b  E g t wobei M G b = molale Konzentration, E = ebullioskobische bzw. kryoskopische Konstante, m = Substanzmasse in g, M = Molmasse, G = Lösungsmittelmenge in g, t = Zahl der Teilchen, die pro Formeleinheit in Lösung gehen. Loschmidt-Zahl bzw. Avogadro-Konst. NA = 6.02209·1023 entspricht einem Mol. Das ist die Anzahl Atome in 12 g Kohlenstoff des Isotops 12C, (also u·mol = g) Stoffmenge n = m / M [mol] Ein Mol entspricht NA chemischen Einheiten. Bestimmung von Loschmidt-Zahl NA z.B. durch elektrolytische Abscheidung: I·t / F = m/(M·z)

I·t = Q = Ladungsmenge (A·s = C), F = NA·e Faraday-Konstante, m = abgeschiedene Masse, z = Äquivalentzahl, M = Molmasse.

Substanz- und Molekularformel Die Substanzformel („empirische Formel“) bringt das Zahlenverhältnis der Atome in einer Verbindung zum Ausdruck. Bei Molekülen muss zusätzlich noch die Molekülmasse bekannt sein, um die zweckmäßigere Molekularformel angeben zu können. Für die Strukturformel ist weitere chemische oder spektroskopische Information nötig. Beispiel: 101.4 mg Substanz verbrennen zu 60.9 mg H2O und 148.6 mg CO2. Wie lautet die empirische Formel dieser Verbindung?  In 0.1468g CO2 sind 0.1468g · 12 / (12+2·16) = 0.0468g C, diese entsprechen 0.0468g / (12 g/mol) = 0.00338 mol C.  In 0.0609 mg H2O sind 0.0609g · 2 / 18 = 0.00681g H, diese entsprechen 0.00676 mol H.  Die Differenz 0.1014g -0.0468g - 0.00681g = 0.0540g ergibt die Masse O, was einer Stoffmenge von 0.0540g / (16 g/mol) = 0.00338 mol O entspricht.  Division durch die kleinste Zahl (hier: 0.00338) liefert die empirische Formel „CH2O“. Das könnte z.B. Formaldehyd (CH2O), Essigsäure (C 2H4O2), Milchsäure (C3H6O3) oder Glucose (C6H12O6) sein!

Konzentrationsmaße Massenkonzentration (X) = m(X)/V

[g/l]

(m(X): Masse an Substanz X in einem Volumen V) Molarität = Stoffmengenkonzentration: c(X) = n(X) / V(Lösung) , d.h. Molzahl an Stoff X pro Volumen der Lösung. [mol/l = 1 M] Molalität b(X) = n(X) / m(LM) , d.h. Molzahl pro Volumen des Lösungsmittels. [mol/kg] Normalität = Äquivalenzkonzentration veq(X) = neq(X) / V [mol/l = 1 N] Äquivalenzstoffmenge neq(X) = n(1/z* X) = z*·n(X) = m(X) / (M z *) mit Äquivalenzzahl z*. Ein Äquivalent ist der Bruchteil 1/ z* eines Teilchens, das in einer Neutralisationsreaktion ein Proton aufnehmen kann (1 HNO3, 1/2 H2SO4, 1/3 H3PO4)), in einer RedOx-Reaktion ein Elektron aufnehmen oder abnehmen kann (1/5 KMnO4, ½ H2O2), bzw. bei Ionen eine Ladung aufweist (1/3 Fe3+, ½ SO42-). Zusammenhänge:

ceq = c(X)·z *

neq = n(X)·z*

Massenanteil = Massenprozent = Gewichtsprozent w = m(X) / m(Mischung) Analog: Volumenanteil und Stoffmengenanteil (Molenbruch) Verdünnung: c1·V1 = c 2·V2

(Stoffmenge vorher (1) und nachher (2) sind gleich!)

Sonstiges Dichte:  = m/V

[g/cm-3] Gesamtmasse in Gesamtvolumen.

Ausbeute: Bruchteil der theoretisch möglichen Substanzmenge in Prozent. 100% ·m/m(theoretisch) bzw. 100% ·n/n(theoretisch) (gibt identische Werte) Ideale Gasgleichung:

p· V=n· R· T

wobei

p : Druck [105 Pa] = [1 bar] ; V: Volumen [1 l = 10-3 m3] n: Stoffmenge [1 mol] T: absolute Temperatur [1 K] (0 K = -273.15 °C) R = 8.31 J mol-1 K-1 universelle Gaskonstante Normalbedingung: 0 °C = 273.15 K und Druck 1 atm = 1.013 bar = 101300 Pa. 1 Mol eines idealen Gases hat dabei ein Volumen von 22.4 l = Molvolumen Standardbedingungen entsprechen 25 °C und 1 atm. Löslichkeitsprodukt eines Salzes AaBb:

KL = c(A)a · c(B)b

Namen von wichtigen Säuren und Laugen und davon abgeleiteten Ionen Säuren Säure

Formel

Ionen /Formeln

Schwefelsäure

H2SO4

Hydrogensulfat

HSO4–

Sulfat

SO42–

Schwefelige S.

H2SO3

Hydrogensulfit

HSO3–

Sulfit

SO32–

Salpetersäure

HNO3

Nitrat

NO3–

Salpetrige S.

HNO2

Nitrit

NO2–

Phosphorsäure

H3PO4

Dihydrogenphosphat H2PO4–

Phosphat

PO43–

Kohlensäure

"H2CO3"

Hydrogencarbonat

HCO3–

Carbonat

CO32–

Essigsäure

H3CCOOH Acetat

H3CCOO–

Ameisensäure

HCOOH

Formiat

HCOO–

Salzsäure

HCl

Chlorid

Cl–

Flußsäure

HF

Flourid

Cl–

Halogen

Halogenwasserstoffs. HX

Halogenid

X–

=

Hypohalogens.

HOX

Hypohalogenit

XO–

Halogenige S.

HXO2

Halogenit

XO2–

Chlor

Halogenat

XO3

–

Brom

XO4

–

Iod

Halogens. Perhalogens.

HXO3

Flour

HXO4

Perhalogenat

Name

Formel

Name

Formel

Name

Formel

Natronlauge

NaOH

Kalilauge

KOH

Hydroxid

OH–

Ammoniak

NH3

Ammonium

NH4+

Amid

NH2–

Schwefelwasserstoff

H 2S

Hydrogensulfid SH–

Sulfid

S2–

Basen...