Chemie

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Flashcards on Chemie, created by anna garcias on 08/01/2015.
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Question Answer
Aus was setzt sich die Genauigkeit einer chemischen Messung zsm? Präzision (Streuparameter) + Richtigkeit (Lageparameter)
Präzision einer Messung Bsp: -Maß für die Übereinstimmung (Streuung) der Messergebnisse bei wiederholter Durchführung von Analysenverfahren -Abhängigkeit von kleinen zufälligen Messfehlern -Ergebnisse innerhalb der statitischen Schwankungen reproduzierbar
Richtigkeit einer Messung (Lageparameter) -Maß für die systematische Messabweichungen (Abweichungen vom wahren Wert) zu betrachten -Statistische Größe: Mittelwert -Berücksichtigt zusätzlich systematische Fehler, durch die die Messergebnisse von als richtig akzeptierten Werten abweichen
Def: Relative Atommasse Ar (=relatives Atomgewicht) [ohne Masseinheit] Die relative Atommasse eines Elementes ist das Verhältnis der mittleren Masse eines Atoms des in der Natur vorkommenden Isotopengemisches dieses Elementes zu 1/12 der Masse eines Atoms des Nuklids (mit der Masse 12.000). Die relative Atommasse ist eine dimensionslose Verhältniszahl und wird mit Ar abgekürzt. (Quelle: http://www.chemievorlesung.uni-kiel.de/grund/masse.pdf)
Def. Stoffmenge n n (x)= m (x) / M (x) n (x)= Stoffmenge des Stoffes mit der Formel X [mol] m (X)= Masse des Stoffes mit der Formel X [g] M (x)= molare Masse des Stoffes mit der Formel X [g7mol] --------------- 1mol in die Stoffmenge n
Def. Avogadro-Konstante NA = 6,022 141 79 (30) × 1023 mol−1 Entsprechend der Definition der atomaren Masseneinheit beträgt die Masse eines 12C-Atoms im Grundzustand mulipliziert mit dem Zahlenwert der Avogadro-Konstanten in mol−1, auch Avogadro-Zahl genannt, exakt 12 g. Die Avogadro-Zahl ist der Kehrwert der atomaren Masseneinheit in Gramm. (Quelle:http://www.chemie.de/lexikon/Avogadro-Konstante.html)
Def: Massenprozent / Massenanteil % [%] Der Massenanteil ist ein Maß für die anteilige Masse einer Komponente an einem Gemisch w (NaCl)= 10% = 10g NaCl gel. + 90g Wasser
In welchen Gehaltsangaben kann man die Konzentrationen von Lösungen angeben? -Massenanteil w -Massenkonzentration beta -Stoffmengenkonzentration c
Def. Massenkonzentration Die Gehaltsgröße gibt an , wie viel Gramm gelöster reiner Stoff in 1 Liter Lösung enthalten sind beta (gelöster Stoff) = m (gelöster Stoff) / V (Lösung)
Einheit Massenkonzentration g/ Liter
Def. Stoffmengenkonzentration Gibt an wie viel Mol gelöster reiner Stoff in einem Liter Lösung enthalten sind c(x)= n (x) / V (Lösung) x= Teilchen des gelösten Stoffes
Wie stellt man eine Lösung mit einer Stoffmengenkonzentrationc (x)= 2,0 mol/L her? -2,0 mol Substanuz abwiegen -Substanz in Messkolben geben -Substanz mit etwas Lösungsmittel zugeben -mit weiteren Lösungsmittel bis zur Eichmarke auffüllen
Mischungsgleichung für die Mischung zweiter Lösungen m1/ m2 = (wM- w2/ (w1-wM)
Mischungskreuz
Beispiele zur Nutzung einer Verdünnungsreihe Zur Herstellung einer Kalibriergeraden Bestimmung der LKZ
Die Oktettregel Sie besagt, dass die Elektronenkonfiguration von Atomen der zweiten Periode des Periodensystems in Molekülen maximal acht äußere Elektronen (Valenzelektronen) bzw. vier Paare beträgt. Die Atome sind also bestrebt, die Edelgaskonfiguration anzunehmen. Die Oktettregel ist damit ein Spezialfall der umfassenderen Edelgasregel.
Def. Atombindung =kovalente Bindung= Elektronenpaarbindung Nichtmetall+Nichtmetall besitzen mind. ein gemeinsames Elektronenpaar
Def. Bindungslänge mittlerer Abstand zwischen den AtomKERNEN
Def. Bindungsenegie Energie, die bei der Bildung einer Atombindung entsteht
Def. Unpolare Atombindung kommt nur zustande wenn sich zwei Atome absolut gleicher EN miteinander verbinden sie kommen bei Bindungen zwischen Atomen des gleichen chemischen Elements vor zB. H-H
Dipolmoment/ Dipol-Molekül das Dipolmoment mü ist ein Maß für die räumliche Verbindung von elektrischen Ladungen. Dipolmoment= Betrag der Ladung * Abstand
Def. Bindigkeit Benennt die Anzahl der Atombindungen, die von einem Atom eingegangen werden. Sie wird hauptsächlich durch die Anzahl der einfach besetzen Atomorbitale bestimmt
Def. Ionenbindung Die ionische Bindung ist eine chemische Bindung, die auf der elektrostatischen Anziehung positiv und negativ geladener Ionen basiert.
Wann tretten Ionische Bindungen auf, bzw, was ist die Vorraussetzung? zwischen Elemente mit hpher EN- Differenz auch Größenverhältnisse der Ionen spielen eine Rolle Elemente mit ähnlicher EN gehen eher eine kovalente Bindung ein
Wie entsteht eine Ionenbindung -durch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen Anion und Kation - ist nach außen elektrisch neutral (gleich viele positive und negative Ladungen) -Anordnung der Ionen im festen Zustand in Kritallgittern
Eigenschaften von Salz -im festen Zustand Ionengitter -hohe Schmelz- und Siedetemp. -als Feststoff: elektrische Nichtleiter -In Schmelze oder Lösung: gute elektrische Leitfähgkeit - hart und spröde
Def. Metallbindung Metallatom+ Metallatom Metallatome sind sehr elektropositiv durch Abgabe von einem oder mehren Valenzelektronen bildet sich eine Elektronengaswolke Atomrümpfe (Kationen) bilden hochsymmetrische Gitterstruktur Jedes Ion im Gitter besitzt die gleiche Positive Ladung
Eigenschaften der Metalle -Gute Elektrische Leitfähigkeit - Gute Wärmeleitfähigkeit -Undurchsichtigkeit -Metallischer Glanz - Relativ leichte Verformbarkeit
Wechselwirkungen- Aufgaben Stabilisierung von Makromolekülen Stabilisierung supramolekularer Strukturen (Membranen Proteine DNA) Gegenseitiges Erkennnen von Molekülen Zb Enzym- Subtrat Hormon- Rezeptor
4 Intermolekulare Wechselwirkungen - Ion-Ion WW (zwischen Ionen) -Dipol-Dipol-Kräfte (zwischen polaren Molekülen) - H-brückenbindungen (spezielle art von Dipol-Dipol WW) Van der Waals- Kräfte
Dipol-Dipol-Kräfte Als Dipol-Dipol-Kräfte oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen werden die Kräfte bezeichnet, die zwischen Molekülen herrschen, die ein permanentes elektrisches Dipolmoment besitzen (für die magnetische Dipol-Dipol-Wechselwirkung, z. B. in einem paramagnetischen oder ferromagnetischen Festkörper, gilt analoges). Die Stärke ist von der Entfernung und relativen Orientierung des Dipols abhängig.[1] (Quelle: Wikipedia) !!!stärker ausgeprägt als VDVK
Def. Wasserstoffbrückenbindung Die Wasserstoffbrückenbindung bildet sich zwischen dem Sauerstoffatom eines Wassermoleküls und zwei Wasserstoffatomen zweier fremder Wassermoleküle. Somit kann jedes Wassermolekül vier Wasserstoffbrückenbindungen eingehen: mit seinen Wasserstoffatomen bindet es an zwei andere Sauerstoffatome, mit seinem eigenen Sauerstoffatom bindet es an zwei fremde Wasserstoffatome. Die Wasserstoffbrückenbindungen sind in dieser Darstellung von flüssigem Wasser an den gestrichelten Linien zu erkennen. Die Wasserstoffbrückenbindungen sind in dieser Darstellung von flüssigem Wasser an den gestrichelten Linien zu erkennen. Die Wasserstoffbrückenbindungen entstehen, weil das Sauerstoffatom im Wassermolekül partiell negativ, die Wasserstoffatome partiell positiv geladen sind. Da sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, ergibt sich das beschriebene Phänomen der Wasserstoffbrückenbindung. Der gewinkelte, tetraederartige Aufbau des Wassermoleküls ermöglicht die Ausbildung von Ladungsschwerpunkten. In der Mitte des Tetraeders sitzt das Sauerstoffatom. Quelle: http://www.planet-schule.de/warum_chemie
Primärstruktur AS Reihenfolgeder Aminosäuren im Molekül, unterste Strukturebene
Sekundärstruktur von Proteinen werden durch H-Brücken stabilisiert
H-Brücken bei Polypeptidketten Helix-Struktur Faltblatt- Struktur
Alpha-Helix Struktur eines Proteins -intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den CO- und NH- Gruppen einer Peptidbindungen stabilisieren die Struktur einer Rechtsschraube Die Seitenketten sind nach ausen gerichtet
Faltblattstruktur eines Proteins Zwei gestreckte Bereiche einer AS-Kette liegen antiparallel zueinander. Dadurch wird die Bildung von H_Brücken zwischen NH_ und CO-Gruppen möglich
Welche Wechselwirkungen gibt es in einem Protein H-Brückenbindung Ionenbindung VDVK Disuldfidbrücken
Massenwirkungsgesetzt Formel: MWG Ks= [H3O+] [A-]/ [HA] Der Wert von Ks (Säurekonstante) ist ein Maß ob eine Säure strak oder schwach ist pks= -logKs
Was wird durch den pK- Wert und die Dissoziationskonstante Ks bestimmt Die Stärke einer Säure sie sind ein Maß dafür: wie strak die Tedenz einer Säure ist, ihr Proton an das Wasser abzugeben.
pH- Wert Definition negativer Zehnerlogarithmus der Wasserstoffionen- Konzentration pH0 -log c (H3O+) (c=Konzentration)
Henderson -Hasselbach-Gleichung Die relativen Konzentrationen von Säuren und Basen bestimmen den pH-Wert einer Lösung pH= pKs + log ([A-]/ [HA] )
Def. Isoelektrischer Punkt Der isoelektrische Punkt, kurz pI, ist ein exakt definierter pH-Wert einer wässrigen Lösung, bei dem sich bei Ampholyten oder Zwitterionen (z.B. Aminosäuren und Proteine) die positive und negative Ladung ausgleicht. Der pI ist somit eine für jedes einzelne zwitterionisch aufgebaute Molekül charakteristische Größe. Quelle: http://flexikon.doccheck.com/de/Isoelektrischer_Punkt)
Def. Lösungen homogene Mischung von zwei oder mehr Substanzen sie bestehen aus Lösungsmittel und einem gelösten Stoff
Def. Henry- Gesetz beschreibt das Löslichkeitsverhalten von (flüchtigen) Substanzen in einer Flüssigkeit.
Def. Legierungen Metall+ Zusätze(metallisch/ nichtmetallisch) homogen/ heterogen
Aus was setzt sich die Lösungswärme zusammen Gitterenergie kJ/ mol Hydratationsenergie (Kation) kJ/ mol Hydratationsenergie (Anion) kJ/ mol = Lösungswärme (endotherm!!!!)
Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten - Exothermer Löseprozess -beim Löseprozess miss im Gegensatz zu Salzen keine Gitterenergie aufgeandt werden - Gase werden in gelösten Zustand stärker von Flüssigkeitsmolekülen angezogen (exotherme Reaktion) -gelöste Gase können durch Erwärmen aus der Lösung entfernt werden.
Def. gesättigte wässrige Lösung + Voraussetzung ? Konzenztration der gelösten Anionen und Kationen über dem Bodenkörper konstant. Vorraussetzung= Konstante Temp.
allg. Schreibweise Löslichkeitsprodukt
Bedeutung des Löslichkeitsproduktes Das Löslichkeitsprodukt beschreibt das heterogene Gleichgewicht zwischen der gesättigten Lösung eines Salzes und und seinem festen Bodenkörper. Zudem ist es temperaturabhängig. Das Löslichkeitsprodukt ist ein Maß für die Löslichkeit einer bestimmten Verbindung: Löslichkeitsprodukt groß -->leichtlösliches Salz Löslichkeitsprodukt klein --> schwerlösliches Salz
Löslichkeitsprodukt von BaSO4 L= [Ba 2+] * [SO4 2-]= 1,6 * 10^-9 mol^2/L^2
Fällung von Proteinen mit Ammoiniumsulfat -wichtiges Trennverfahren zur Proteinanreicherung - Proteine nur gelöst, wenn sie über eine ausreichende Hydrathülle verfügen - Stark geladene Ionen (Ammoinium, Sulfat) hydratisieren und entziehen dem Protein die Hydrathülle. Folge: Aggregatbildung der Proteine (Fällung, Präzipitation) durch hydrophobe Wechselwirkungen
Zwei Arten von Lösungen Echte Lösungen (homogen) gelöster Stoff kann nicht durch Filtration / Zentrifugation vom Lösungsmittel getrennt werden. Kolloide Lösungen (Stoffgemische) Trennung durch Filtration / Zentrifugation möglich
Def. Diffusion bei Flüssigkeiten und Gasen Wanderung der gelösten Molekülen in Richtung des Konzentrationsgefälles -->homogene Gemisch
Diffusion Fakten -Durch Diffusion werden Konzentrationsunterschieder ausgeglichen - Freiwillig ablaufender Prozess Triebkraft der Diffusion: Zunahme der Entropie -Passiver Transport durch Membran: freiwillig ablaufender Prozess zum Ausgleich der Konzentration der Lösungen - Aktiver Transport: Transport gegen das Konzentrationsgefälle unter Energieverbauch
Grundprinzip Dialyse -Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzungen sind durch eine Membran voneinander getrennt - Stoffe, die kleine als die Porengröße sind, können rrei permeiren . größere werden zurück gehalten Dialysemembranen unterscheiden sich in ihrer Porengröße(Cutoff-Wert)
Anwendund der Dialyse - Klassisch Entsalzungsmethode nach der Proteinfällung -Änderung der Ionenstärke / Pufferzusammensetzung von Proteinlösungen -Künstliche Niere
Unterschieder Diffusion & Osmose Diffusion: Gelöste Substanzen wandern von Orten hoher zu Orten niedriger Konzentration Osmose. Wassermoleküle wandern von orten hoher zu Orten niederiger c
Def. Osmose werden zwei Lösungen verschiedener Konzentrationen durch eine semipermeable Membran getrennt, so bezeichnet man die Diffusion nur einer Komponente als Osmose
Def. Elektronenaffinität =Anionisierungsenergie die Energie von Nöten ist ein Anion zu Bilden-->Aufnahme von Elektronen und welche Energie dabei freigegeben wird PSE ----> zunehmende EA ^ I I I zunehmende EA
Ioniesierungsenergie PSE -------> zunehmende Ionisierungsenergie I I I V abnehmende IE
Def. Elektronegativität = ein Maß für die Anziehungskraft des Atomkerns auf die Bindungselektronen
Metalle sind elektro... Nichtmetalle sind elektro... positiv, geben Elektronen ab negativ, nehmen Elektronen auf
Typische chemische Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen Metalle--> Reaktion mit Säuren Bildung basischer Oxide Bildung von Kationen Bildung ionischer Halogenverbindungen Nichtmetalle--> keine Reaktion mit Säuren Bildung saurer oxide Bildung von Anionen Bildung kovalenter Halogenverbindungen
Def. zu einem Element gehörende Atome gleicher Ordungszahl aber unterschiedlicher Neutronenzahl Isotope besitzen dieselben chemischen aber unterschiedliche physikalische Eigenschaften (Masse, Radioaktivität)
Formel: Schwefelsäure H2SO4
Formel: Salpetersäure HNO3
Formel: Phosphorsäure H3PO4
Formel: Kohlensäure H2CO3
Formel: Blausäure HCN
Formel: Essigsäure CH3COOH
Salz von Salzsäure: Chlorid CL-
Salz von Schwefelsäure Sulfat SO4 2-
Salz von Salpetersäure: Nitrat NO3 -
Salz von Phosphorsäure: Phosphat PO4 3-
Salz von Kohlensäure: Carbonat CO3 2-
Salz von Blausäure: Cyanid CN-
Salz von Essigsäure: Acetat CH3COO-
Formel von: Natriumchlorid NaCl
Formel von: Kupfersulfat CuSO4
Formel von: Silbernitrat CuSO4
Formel von: Eisen (III)phosphat FePO4
Formel von: Calciumcarbonat CaCO3
Formel von: Kaliumcyanid KCN
Formel von: Calciumhydroxid Ca(OH)2
Formel von: Aluminiumhydroxid Al(OH)3
Formel von: Schwefeldioxid SO2
Formel von: Stickstoffmonoxid NO
Formel von: Kohlenmonoxid CO
Formel von: Aluminiumoxid Al2O3
Wie berechnet man die molare Masse? via PSE Addition molare Masse g/ mol
Wie berechnet man den Massenanteil w? w Komponente= m (Stoff)/ m(Stoffgemisch) x100 ( weil %)
Wie berechnet man die Stoffmengenkonzentration? c=n/ V wenn n nicht gegeben ist durch n= m/ M berechnen und einsetzen
Mischungsgleichung m1*w1+m2*w2=Mischungm
3 Srarke Bindungsarten Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung
3 schwacher Bindungsarten VDVK, Dipol- Dipol, Wasserstoffbrückenbindung
Elekronengasmodell -->Außenelektronen bilden freies Elektronengas -->Atomrümpfe (Kationen) bilden hochsymmetrische Gitterstruktur -->jedes Ion im Gitter besitzt die gleiche positive Ladung -->Elektronen können sich durch die Gesamtstruktur frei bewegen
Abbildung Elektronengasmodell
Wie lassen sich Metalle verformen? durch das Gleiten der Atomfümpfe übereinander oooooo ooooo ooo oooooooooo
wie stoßen sich Atom ab , bzw wann kommt es dazu? Durchdringen von abgeschlossenen Elektronenschalen; Elektrostatische Abstoßung zwischen Atomkernen, wenn Atome einander zu nahe kommen ----- Elektrosatische Kräfte zwischen Ionen/ Atomen mit Ladung/ Partialladung des gleichen Vorzeichens
Was ist eine polare Atombindung ? -Sie kommt bei Bindungspartnern mit unterschiedlicher EN vor -Die Elektronendichte im Molekül ist ungleichmäßig verteilt -in Moleküle bestehen Dipolmomente
Was ist ein Dipolmoment? Maß ( my) Ist ein Maß für die räumliche Verteilung von elektrischen Ladungen Betrag der Ladung* Abstand
Was ist eine unpolare Atombindung? - zwei Atome mit absolut gleicher EN - kommt bei Bindungen zwischen Atomen des gleichen chemisches Elements vor
Def. Oxidation Aufnahme von Sauerstoff Abgabe von Elektronen Erhöhung der Oxidationszahl
Def. Reduktion Abgabe von Sauerstoff Aufnahme von Elektronen Ernierdigung der Oxidationszahl
Redoxreaktion Beispiele aus der Technik und aus der Natur Batterien, Verbrennungsprozesse Atmungskette, Photosynthese
Oxidation, Reduktion und Redoxrekation am Beispiel von Natrium und Chlor Oxidation 2NA-->2Na+ + 2 e- Reduktion Cl2 + 2e- --> 2 Cl- Redoxreaktion 2 Na + Cl2 --> 2 (Na+ Cl-) -------------- Reduktionsmittel: Natrium Oxidationsmittel: Chlor
Was passiert mit einem Zinkstab in einer Kupfer-Lösung? Metallische Kupfer scheidet sich ab (Cu2+ ->Cu Zink geht als Zink-Ion in Lösung ( Zn-->Zn2+)
Daniel-Element
Def. Normalpotensial Wird das Elektrodenpotential einer Standardelektrode mit der Normal-Wasserstoffelektrode als Referenz bestimmt, spricht man vom Normalpotential. Die Normal-Wasserstoffelektrode selbst besitzt folglich ein Normalpotential von E0 = 0 Volt. (Wikipedia)
Chemische Korrosion durch: Sauerstoff, Wasser, Säuren, Basen und Salze
elektro-chemische Korrosion durch Sauerstoff (Rosten von Eisen) Wasserstoff: Kontaktkorrosion
Def. Wasserstoffkorrosion Das Metall wird oxidiert und geht als Ion in Lösung. Im sauren Milieu werden die Protonen der Oxoniumionen durch Aufnahme von Elektronen zu Wasserstoff reduziert und Wasser entsteht. Häufig anzutreffen ist diese Reaktion am Beispiel von Eisen.
Def. Sauerstoffkorrosion Als Sauerstoffkorrosion bezeichnet man einen Korrosionsvorgang, bei dem ein Metall in Gegenwart von Wasser (Luftfeuchtigkeit) durch Sauerstoff oxidiert wird. Bei dieser Redoxreaktion ist Sauerstoff das Oxidationsmittel (ebenso wie bei einer Verbrennung in reiner Sauerstoffatmosphäre), der Vorgang läuft jedoch in Kälte, mit Hilfe von Wasser oder Elektrolytlösung ab und ohne Flammenerscheinungen.(Wikipedia)
Korrosionsschutz Beispiele - durch Schutzüberzüge aus edlerem Metall (Chrom) -Farben/ Lack -Kunstharze -Schmierfette
Atmungskette/ Elektronentransportkette - Reihe hintereinander geschalteter Redox-Moleküle (Komplex eins bis 5) - Weitergabe von Elektronen - Die einzelnen Redox-Molekülre besitzen ein zunehmend niedrigeres Energienivou (siehe Normalpotensiale)
Redoxsysteme NAD+/ NADH und NADP +/ NADPH -Die eigentliche Redoxreaktion findet nur am Pyridin-Ring statt. - In den Coenzymen NAD+ und NADP+ ist ein Molekül Nicotinsäureamid über eie Pyrophosphatbrücke mit einem Adenosinrest (R) verknüpft.
Redoxtitrationen Beispiele Permanganometrie Iodmetrie Cerimetrie Bromometrie Chromatometrie Ferrometrie
Wasserhärte Def. Ca2+& Mg2+ Konzentration der in Wasser gelösten Erdalkalimetalle. Zu den Hauptbildneern gehört Calcium und Magnesium
Def. Kesselstein Beim Erhitzen fällt das schwerlösliche Calcium- und Magnesiumcarbonat aus.
In welcher Einheit wird die elektrische Leitfähigkeit gemessen in Siemens pro Meter (s/m) Ein Siemens entspricht dem Kehrwert von einem OHM
Def. TOC Total orcanic Carbon Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff
Def. DOC (Wasser) Dissolved Organic Carbon Gelöster organische gebundener Kohlenstoff
Def. Adsorption Anlagerung von Atomen oder Molekülen aus einem Gas oder einer Flüssigkeit an der Oberfläche des Adsorbens
Was ist ein Beispiel für ein gutes Adsorptionsmittel? Aktivkohle
Physikalische Adsorption Chemische Adsorption VDVK Kovalente Bindungen
Von was ist die Menge der adsorbierten Substanzen abhängig? -Der Konzentration der Substanz - Art der Substanz -art des Lösungsmittels -Temp. Oberflächeneigenschaften
Destillation -Abtrennung von Stoffen, die nicht in die Gasphase übergehen (Ionen, Makromoleküle, ungelöste Feststoffpartikel) In Wasserdampf lösliche Verunreinigungen nicht entfernbar hoher Energie und Materialaufwand
Wasseraufbereitung- Reinigungsschritte -Adsorption -Destillation -Ionenaustauschverfahren -Entkeimung -Membranfiltration -Elektrodeionisation
Was wird unter einem Ionenaustauschverfahren verstanden? Es handelt sich hierbei um einen Stoffaustauschvorgang, beidem aus einer Flüssigkeit Ionen an die Oberfläche eines geeigneten Feststoffes gebunden werden und im Austausch hierfür andere Ionen vom Feststoff in die Flüssigkeit abgegeben werden.
Entkeimungsverfahren - Chemische Entkeimung: stark oxidiernende Gase zerstören MO auf molekularer Ebene und oxidieren entstehen organische Verunreinigungen im ideafall zu Co2 -UV-Bestrahlung. DNA und RNA Moleküle der Organismen werden durch photochemische Reaktionen angegriffen -Folgeprodukte der Entkeimung (Ionen, organisches Material) müssen in weiteren Reinigungsschritten (Ionenaustauscher, Umkehrosmose) eliminiert werden.
Unterschiedliche Filtrationsverfahren -Mikrofiltration -Ultrafiltration -Nanofiltration -Umkehrosmose
Def. Umkehrosmose Um Wasser durch eine semipermeable Membran zu filtern, muss ein dem osmotischen Druck entegegen gesetzter äußerer Druck angelegt werden--> Umkehrosmose
Def. Osmose Zwei Lsg mit versch. c durch eine semip. Membran getrennt, bezeichnet man die Diffusion einer Komponente als Osmose
Wie stellt man in der Praxis einen Puffer her ? - Auswahl einer passenden Puffersubstanz anhand des gewünschten pH-Wertes. - freie Säure und ein leicht lösliches Salz werden in Lsg. gebracht. - der exakte pH- Wert wird durch Zugabe von Säure bzw.Base eingestellt.
Regeln für die Anwendung von Puffern - pKs-Wert des Puffers sollte in der nähe des gewählten pH-Werts liegen - Große Pufferkapazität - Puffer sollte nicht mit anderen in der Lsg. entahltenden Molekülen in Reaktion gehen.
Def. Pufferkapazität Fähigkeit der Konstanthaltung des pH-Werts bei der Zugabe von Säure bzw.B Base.
Faustregel für optimalen Einsatzbereich einer Pufferlösung pH= pKs plus/ minus 1
Henderson-Hasselbachgleichung pH= pKs + log [A-]/ [HA] Diese Gleichung beschreibt eine Säure-Base-Gleichgewicht einer teilweise dissoziierten schwachen Säure oder Base in wässriger Lösung. d.h bei gleicher c an HA und A- gilt pH= pKs
Aus was besteht ein Puffer? Entweder aus einer schwachen Säure mit ihrem Salz oder einer schwachen Base mit ihrem Salz
Was ist bei dem Wendepunkt einer Titrationskurve? Was kann man darüber sagen? - pH-Wert=pKs-Wert HA=A- pH-Wert an dieser Stelle unempfindlich
Titrationskurve
Was ist EDTA? bildet bei der Titration mit Metallionen stabile, lösliche Komplexe die Komplexbildung erfolgt mit mehrwertigen Kationen unabhängig von der Ionenladung im Verhältnis 1:1 EDTA kann als Urtitersubstanz verwendet werden.
Def. Zinkfinger Protein -Funktion des Proteins: DNA-Sequenzerkennung (gen- anschalter.Transkriptionsfaktor)
Verwendung von EDTA In der chemischen Analytik--> Titrimetrische Bestimmung von Metallionen Bei einer Schwermetallvergiftung
Nenne biochemisch wichtige Zink-Komplexe -Insulin - Zinkionen zur Stabilisierung von Tertiär und Quartiärstrukturen von Proteinen Koordinativ gebundenes Zink im aktiven Zentrum vieler Enzyme Zinkfinger-Protein
Biochemische wichtige Metallkomplexe Cytochrome Chlorophylle Hämoglobin Myoglobin Vitamin B12 Zinkfingerproteine
Was ändert sich bei Ligandenaustausch-Reaktionen für Eigenschaften? Löslichkeit Farbe Leitfähigkeit Redox-Potential
Def. Liganden Als Ligand wird in der Biochemie und in verwandten Wissenschaften ein Stoff bezeichnet, der an ein Zielprotein, beispielsweise einen Rezeptor, spezifisch binden kann.Wikipedia
Beispiel für zweizähnigen Ligand vierzähnigen Ligand sechszähnigen Ligand Ethylendiamin NTA EDTA
Wichtige organische Liganden und deren Anwendungsbereich EDTA, Zitronennsäure
Titrationstypen+ Bsp Säure-Basetitration-> Bestimmung von AS Fällungstitration--> Bestimmung von Chlorid Komplexometrische Titration--> Bestimmung von Wasserhärte Redoxtitration--> Iodmetrie
Nomenklatur von Komplexen Wasser--> Aqua... NH3-->Ammin... --------------- Anionen Cl- --> Chloro... OH- --> Hydroxo... CN- --> Cyano... SCN- --> Thiocyanato...
Wann entstehen Komplexe? durch Reaktionen von selbsttändigen und unabhängigen von eineinander existenzfähigen Molekülen oder Ionen ------->Komplexe sind zusammengesetzte Teilchen (Ionen oder Moleküle).
Gerüst von Komplexen Koordinationspolyeder/ Polyedersymbole linie trigonale Ebene quadratische Ebene Tetraeder trigonale Bipyramide pentagonale Bipyramide
Bildung von Metallkomplexen Zentralion + Ligand -----> Komplex
Berechung des Gehaltes der Probe bei der Titration (Analyt) c=n// (Vx t exp.) n= c x V x t exp texp= Titer (Korrekturfaktor) der Maßlösung
Was ist der Titer und wie wird er berechnet? Der Titer t exp. gibt die Abweichung der tatsächlihcen c einer Maßlösung von der Nennkonzentration der Lösung an (Korrekturfaktor) t exp.= V(theoretisch)/ V(tatsächlich expermentell)
Was sind Urtitersubstanzen? sie werden analytisch eingewogen, gelöst und die Lösung im Messkolben aufgefüllt Maßlösungen aus Urtitersubstanzen enthalten exakt die angegebene Menge des gelösten Stoffes (Kalibrierstandart) müssen rein sein und sich vollständig mit dem Reagenz auflösen
Wie kann man den ÄP erkennen? pH Inikatoren oder Glaselektrode oder Leitfähigkeitsmessung
Eigenschaften von AS Zwitterionische (dipolare) Struktur relativ gut Wasserlöslich relativ geringe Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln Hoher Schmelzpunkt Salzartige Eigenschaften
Was ist bei sauren AS anders als bei nicht sauren? -zweite Carboxylgruppe im Molekül Reagieren in wässrigen Lösung deutlich sauer
Was ist bei basischen AS anders als bei normalen? Die Seitenketten enthalten Aminogruppen oder andere stickstoffhaltige Funktionen, welche leicht protoniert werden können
Was kann man über den isoelektrischen Punkt einer AS sagen? Die positiven und negativen Ladungen gleich sich aus die Substanz wandert nicht in einem elektrischen Feld
Was ist eine Peptidbindung bzw. wie entsteht diese? Kondensationsreaktion zwischen Carboyl- und Aminogruppe Unter Wasserabspaltung
Saure Proteine Basische Proteine Unterschied Negativ geladene AS überwiegen isoelektrischer Punkt < 6 positive geladene AS-Gruppen überwiegen IP>8
Def. Reaktionsenergetik Reaktionskinetik Energieabgabe oder Aufnahme bei chemischen Reaktionen; Teilgebiet der Thermodynamik -------------------------------- Reaktionsgeschwindigkeit; Einflussfaktoren für die Reaktionsgeschwindigkeit
Was beschreibt das Massenwirkungsgesetz? die Lage des Gleichgewichtes A+B--->< C+ D
Durch was lässt sich das Gleichgewicht ( Gleichgewichtskonstante) verschieben ? -Änderung der Temp - Änderung Druck -Entfernung eines Produktes( A. B. C oder D)
Was gibt die Reaktionsenthalpie an ? Wieviel Wärme bei einer Reaktion frei wird oder zugeführt werden muss bei konstanten Druck
Exotherme Reaktion Edukt A steht im Energiediagramm über dem Niveau von Produkt P Zufuhr von Aktiervierungsenergie nach Erreichen des Energiebergmax läuft Reaktion ohne Energiezufuhr weiter ab
Endotherme Reaktionswege Produkte haben einen höheren Wärmeinhalt als die Edukte Speicherung der Energie im Produkt in chemischer Form Ständige Energiezufuhr währnend des gesamten Reaktionsverlaufes erforderlich !!!!!
Gesetz der konstanten Wärmesummen (Hess) Die Reaktionsenthalpie eines Systems ist konstant, unabhängig davon, ob sie in einem Schritt oder über Zwischenstufen abläuft
Aus was setzt sich der Metabolismus zusammen = Stoffwechsel Katabolismus (Abbau) Anabolismus( Biosynthese)
Def. ATP + Fakten Energiereiches Molkeül Bildung in Mitochondiren mit Hilfe des Enzyms ATP-Synthase
Def. freie Enthalpie Als Ligand wird in der Biochemie und in verwandten Wissenschaften ein Stoff bezeichnet, der an ein Zielprotein, beispielsweise einen Rezeptor, spezifisch binden kann. (http://flexikon.doccheck.com/de/Freie_Enthalpie)
Liegt ΔG < 0, so läuft die Reaktion... freiwillig ab und es liegt eine exergonische Reaktion vor.
Liegt ΔG > 0, so läuft die Reaktion... ...nicht freiwillig ab und es liegt eine endergonische Reaktion vor.
Was beschreibt das Geschwindigkeitsgesetz Das Geschwindigkeitsgesetz beschreibt die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von den Konzentrationen der Reaktanden.
Die Reaktionsgeschwindigkeit einer Umsetzung ist abhängig von: -Konzentration der Ausgangsstoffe -Reaktionsordnung -Reaktionsmechanismus -Temperatur -Anwesenheit eines Katalysators
Reaktionsordnungen Reaktions 1. Ordnung --> bei einmolekularen Reaktionsschritten: Geschwindigkeit nur von der c des zerfallenden Stoffes abhängig Reaktion 2. Ordnung--> bei zweimolekularen Reaktions: Zwei Edukte reagieren zu einem oder mehreren Produkten. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von der c der Ausgangsprodukte Reaktion 0. Ordnung: Die Die Reaktionsgeschwindigkeit ist unabhängig von der c der Reaktanden und damit konstant.
Reaktionsgeschwindigkeitsformel bei zweimolekularen Reaktionsschritt v= k+[A] * [X]
RGT-Regel Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel, auch van-’t-Hoff’sche Regel) ist eine Faustregel der chemischen Kinetik und erlaubt die Abschätzung vieler Phänomene der Chemie, Biochemie und Ökologie. Sie besagt, dass chemische Reaktionen bei einer um 10 K erhöhten Temperatur doppelt bis viermal so schnell ablaufen. Der Faktor, um den die Reaktionsgeschwindigkeit konkret steigt, wenn die Temperatur um 10 K erhöht wird, heißt Q_{10}-Wert: (wikipedia)
Def. Arrhenius-Gleichung k = A* -Ea/eRT Ea= Aktivierungsenergie (J/mol) R(allg. Gaskonstante)= 8,314 (J/mol *K) T=absolute Temp in Kelvin A=Häufigkeitsfaktor(p*Z. Z=Stoßzahl, p= sterischer Faktor)
Was beschreibt dir Arrhenius- Gleichung Die Arrhenius-Gleichung wurde 1889 von Svante Arrhenius (1859-1927) aufgestellt und beschreibt die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten von der Temperatur.
Diagramm für eine 3-stufige Reaktion (Aktivierungsenergie)
Diagra, Aktivierungsenergie einstufig
Def. Katalysatoren Sind Stoffe, die eine Reaktion bei konstanter Temperatur beschleunigen, ohne sich dabei selbst zu verbrauchen
Def. Exotherme Reaktion Edukt A steht im Energiediagramm über dem Niveau von Produkt P Zufuhr von Aktivierungsenergie Ea nach Erreichen des Energiebergmax. läuft Reaktiom ohne Energiezufuhr weiter ab
Katalysator- Typen Homogene Katlysatoren Heterogene Katalysatoren Biokatalysatoren( homogen/ heterogen)
Enzymklassifizierung nach Reaktionstypen Oxidoreduktase- Oxidations-Reduktions-Reaktionen Transferase- Übertragung funktioneller Gruppen Hydrolase-Hyrolysereaktion Lyase- Eliminierung von Gruppen unter Ausbildung von Doppelbindungen Isomerase-Isomerisierung Ligase- Knüpfungen von Bindungen unter ATP-Hydrolyse
Hemmungsmechanismen von Enyzmen -kompetitive Hemmung -nicht komp. Hemmung -allosterische Hemmung
Carbonylgruppe
Carbonylverbindungen Bsp. Aldehyde Ketone Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
Wie entstehen Acetalbildungen -Aldehyde reagieren mit Alkoholen zu Halbacetalen -in Gegenwart eines Alkoholüberschusses reagieren Halbacetale weiter zu Acetalen
Def. Nucleophile Addition Die nukleophile Addition (kurz AN) ist ein Reaktionsmechanismus in der organischen Chemie, bei dem ein Nukleophil eine Mehrfachbindung angreift. Das Nukleophil wird der angegriffenen Verbindung hinzugefügt (Addition). Es findet kein Austausch von Atomen oder Atomgruppen statt
Intramolekulare Acetalbildung In wässriger Lösung reagieren die Hydroxlgruppen von Pentosen und Hexosen mit der Carboylgruppe desselben Moleküls
Unterschiede Halbacetale/ Acetale Halbacetale/ Acetale Ein Halbacetal (Hemiacetal) enthält ein Kohlenstoffatom, das gleichzeitig eine Alkohol und eine Etherfunktion trägt. ein Acetal enthält ein Kohlenstoffatom, das mit zwei Ethergruppen verknüpft ist.
Beispiel für Aldose 8enständige Aldehygruppe) D-Glucose
Beispiel für Ketose ( Entständige Ketogruppe) D-Fructose
Bildung von Iminen -Primäres Amin greift den Carbonylkohlenstoff nucleophil an. -es entsteht als Additionsprodukt ein tetraedrisches Halbaminal (Aminol) - Halbaminale sind in der Regel instabil und reagieren unter Wasserabspaltung zu einem Imin.
Was sind Imine? Verbindungen, die eine Kohlenstoff-Stickstoff- Doppelbindung enthalten Sie spielen als Zwischenstufen vieler biochemischer Reaktionen eine wichtige Rolle (enyzmatischer Auf-und Abbau von AS).
Was ist ein Coenzym- A? Acetylgruppenüberträger in Acetyltranferasen -------- kann energiereiche Verbindungn mit der Carboylgruppe von Fettsäuren über die SH-Gruppe (Thiolgruppe) eingehen. ------- Dadurch entsteht Acetyl-Coenzym-A, ein aktiierter Essigsäurerest.
Elektrophil elektronenarme Moleküle. Können Elektronen aufnehmen, um so eine Oktettschale zu erreichen
Elektrpphile und Nucleophile Elektrophile-->elektronenliebende Substaz Entweder positiv geladen oder neutral Besitzt positiv polarisierte, Elektronenarmes Atom Entspricht einer Lewis-Säure kann ein Elektronenpaar von einem Nucleophil bzw. einer Base aufnehmen. Nucleophil-->Kernliebende Susbtanz Entweder negativ geladen oder neutral besitzen freie Elektronenpaare Entsprechen im wesentlichen Lewis.Base können die freien Elektronenpaare an ein Elektrophil oder einer Säure abgeben
Nenne die drei Reaktionsmechanismen bei gesättigen Kohlenwasserstoffen Nucleophile Substitution Radikalische Substitution Elimnierungsreaktion
Nucleophile Substitution An einem gesättigten sp3-hybridisierten Kohlenstoffatom wird ein Nucleophil (Abgangsgruppe) durch ein anderes Nucleophil ersetzt Unterschiedliche Reaktionsmechanismen in Abhängigkeit von Subtrat, Lösungsmittel, pH-Wert
Methylgruppentransfer in der Biochemie durch... mittels Coenzym SAM ( S-Adenosylmethion) Mechanismus: SN2-Reaktion SAM alkyliert eine große Zahl biologischer Substanzen (SAM= universelles Methylierungsmittel in der Natur) Die Methylgruppen wird unter Inversion der Konfiguration übertragen
Radikale Substitution Die radikalische Substitution (kurz SR) ist ein Reaktionsmechanismus der organischen Chemie, bei dem an einem sp3-substituierten Kohlenstoffatom ein Wasserstoffatom ersetzt wird, häufig durch Halogen- oder Sauerstoff-Atome (z. B. bei der Autoxidation). Die Reaktion verläuft als Radikalkettenreaktion über drei Reaktionsschritte: Startreaktion (Radikalbildung) Kettenfortpflanzung Kettenabbruch (durch Rekombination) (Wikipedia)
Def. Eliminierungsreaktion Eliminierungsreaktion (kurz: Eliminierung) ist ein Begriff aus der organischen Chemie. Es handelt sich um einen Sammelbegriff für chemische Reaktionen, bei denen aus einem Molekül zwei Atome oder Atomgruppen abgespalten (eliminiert) werden.[1] Für diese Abspaltung müssen zwei Bindungen aufgebrochen werden. Die Eliminierung stellt die Umkehrreaktion der Addition dar.(Wikipedia)
Elektrophile Addition (AE) - Elektrophiler Angriff der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung -Ausbildung eines Carbokations (langsamster und damit geschwindigkeitsbestimmender Schritt) -das hochreaktive Carbokation reagiert mit einem Nuleophil schnell weiter
Def. Hybridisierung -Hybridisierung ist eine mathematische Operation zur Beschreibung von Bindungsverhältnissen in einem Molekül. Wahl der Hybridorbitale entsprechend der tatsächlichen Struktur eines Moleküls -Wellenfunktionen von Atomorbitalen werden kombiniert. --> neuer Satz gleichwertiger Orbitale -Hybridisierung nur bei orbitalen ähnlicher Ernergie https://www.youtube.com/watch?v=AEKGPyL2_X0
Bindungstypen: Sigma-Bindung--> Pi-Bindung --> Sigma-Bindung: höchste Elektronendichte zwischen den beiden Atomen Rotation um Bindungsachse # Pi-Bindung: auf der Bindungsachse keine Elektronendichte, sondern darüber und darunter Überlappung verhindert Drehbarkeit um Bindungsachse
Glucose-Molekül
Mesomere Grenzformeln -gleiche räumliche Anordnung der Atome - Unterschieder nur in der Verteilung der Elektronen - Alle Grenzformeln enthalten diesselber Anzahl von gepaarten Elektronen - Die Moleküle entsprechen nicht zeitweise der einen, teilweise der anderen Grenzformel
Def. Konstitutionsisomere Konstitutionsisomere sind alle Moleküle mit derselben Summenformel, die sich aber in ihrem strukturellen Aufbau unterscheiden. Beispiel: n-Butan und Isobutan haben beide dieselbe Summenformel C4H10, weisen aber unterschiedliche Strukturen auf: n-Butan: H3C-CH2-CH2-CH3 Isobutan (2-Methylpropan): H3C-CH-(CH3)2 (Quelle: http://flexikon.doccheck.com/de/Konstitutionsisomer)
Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PAKS- Eigenschaften und Vorkommen -Bestehen aus min zwei miteinander verbundenen Benzolringen - mehrere hundert Einzelsubstanzen -sehr unpolar, geringe Wasserlöslichkeit -hohe Schmelz- und Siedepunkte -Toxisch natürliche Bestandteile von Kohle und Erdöl - Analytischer Nachweis--> über Leitsubtanzen
Def. Konformation unterschiedliche Strukturen einer Verbindung, die sich durch Rotation um eine Sigma-Bindung ineinander überfahren lassen
Def. Stereoisomere Alle Atome haben die gleiche Bindungspartner. Stereoisomere unterscheiden sich alleine in ihrer räumlichen Anordnung.
Stereoisomere werden in zwei Arten aufgeteilt: Enantiomere--> Bild/ Spiegelbild chrial energetisch gleich Diastereomere--> nicht Bild/ Spiegelbild chrial oder achiral energetisch nicht gleich
Chirale moleküle- Beispiele Bromchlor-iodmethan Milchsäure Weinsäure
warum sind Enzyme Stereoselektiv treten zwei chirale Verbindungen miteinander in Wechselwirkung, z.B Enzym und Subtrat, kaufen unterschiedliche Reaktionen ab , je nachdem welches Enantiomer des Subtrates angeboten wurden.
Def. Diastereomere -besitzen unterschieldliche Strukturen( geometrien(Unterschiede in z.B Bindungslänge, Bindungswinkel) - Unterschiedliche Energieinhalte -Unterschiedliche chemische Eigenschaften (Reaktivität) - Unterschiedliche physikalische Eigenschaften wie z.B Schmelz- und Siedepunkt, Dichte, spezifischer Drehwert. durch Destillation oder Chromatograpie lassen sich Diasereomere trennen.
Formel für Stoffmenge n(x)= m(x)/ M(x) [mol]
Formel: Dichte m/ V
Formel Molare Masse M= m/ n
Schrödinger-Gleichung H Ψ = E Ψ
Was beschreibt die Schrödinger Gleichung? Die Wellenmechanik beschreibt den Zustand des Elektrons als Wellenfunktion in Abhängikeit von Zeit und Ort in Form einer partiellen Differentialgleichung.
Was besagt das Pauli-Prinzip? Das ein Orbital ma 2 Elektronen hat
Was ist die Grundvorraussetzung für die Bildung von starken H-Brückenbindungen? -stark polare Bindungen hohe EN-Differenz der Bindungspartner (N<O<F) -der elektronegativere Bindungspartner muss relativ klein sein
Welche Masse entspricht einer Atommasseneinheit 1,000 u? 1,661 * 10^-24 g/ u
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