Fachbegriffe der Chemie - Michael Wächter

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alt="chapter14Image12.png"/> [Cu(NH3)4]2+ (tiefblau, pH >7) + 4 H2O

      CuSO4 (farblos, fest, trocken) + 4 H2O chapter14Image13.png [Cu(H2O)4]2+ (hellblau)

      1 Komplexe sind oft farbig, weil die Elektronen über den ganzen Komplex verteilt werden und deshalb mit Licht(teilchen) in Wechselwirkung treten können. Ihre Bildung eignet sich gut für Nachweisreaktionen.

      Beispiele: [Cu(NH3)4]2+ (tiefblau) [Cu(H2O)4]2+ (hellblau) [Cu(Cl)4]2- (hellgrün) [Bi(I)4]- (orange) [Fe(NO)(H2O)5]2+ (braun) [Fe(CN)6]4- (rot) [Fe(H2O)6]2+ (schwach grünlich) [Fe(SCN)3] (blutrot, verdünnt orangegelb) H[Co(SCN)4] (in Amylalkohol blau) Nickel-DMG (himbeerrot, vgl. Merksatz 104).

      Hinweis:Komplexe sind in der Chemie oft bedeutsame Farb- und Naturstoffe oder auch Katalysatoren.Chlorophyll (Blattgrün, ein Magnesiumkomplex) und Hämoglobin (der rote Blutfarbstoff, ein Eisen-Komplex) sind z.B. wichtige Komplexe (Biochemie). Ausnahmsweise farblose Komplexe sind: [Fe(F)6]3-, [Ag(NH3)2]+, [Ag(S2O3)2]3-, [Zn(OH)4]2-, [Al(OH)4]- u.a.

      1 Die Namen von Komplexen werden bei Kationen aus den Zahlsilben, den Liganden- und den Metallnamen mit Ladungszahl gebildet. Bei den anionischen Komplexen geht man bei Metallen von lateinischen Namen aus und setzt die Endung –at (wie bei Anionen).Beispiele:[Cu(NH3)4]2+ Tetramminkupfer(II)-Komplex[Cu(Cl)4]2- Tetrachlorokuprat(II)-Komplex[Ag(NH3)2]+ Diamminsilber(I)-Komplex [Ag(S2O3)2]3- Dithiosulfatoargentat(I)-Komplex[Fe(CN)6]4- Hexacyanoferrat(II)-Komplex[Fe(CN)6]3- Hexacyanoferrat(III)-Komplex[Bi(I)4]-. Tetraiodobismutat(III)-Komplex [Fe(NO)(H2O)5]2+ Pentaquonitrosyleisen(II)-K.

      2 Die geometrische Struktur der Komplexe richtet sich oft nach dem Zentralatom (der Anordnung / Koordination von Liganden um das Zentralatom): Bei zwei „einzähnigen“ Liganden (Koordinationszahl = 2) ist der Komplex linear, bei Koordinationszahl 4 tetraedrisch oder quadratisch-planar, bei Koordinationszahl 6 ist er oktaedrisch.Beispiele: [Ag(NH3)2]+linear, [Fe(F)6]4-oktaedrisch,

      chapter14Image14.pngchapter14Image15.png Ni(Cl)42-tetraedrisch,Ni(CN)64-oktaedrisch

       chapter14Image16.png chapter14Image17.png

      [Fe(CN)6]4-ebenfalls oktaedrisch cis/trans-Formen

      Bildquellen: Tetrachloroniccolat-Komplex: Von Leyo - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8467529, Hexacyanoniccolat-Komplex: Philnate, über: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CisoktaKomplex.svg (ebenf. gemeinfrei)

      Grundwissen zur Physikalischen Chemie

      1 Die Massem einer Stoffportion gibt an, wie groß ihr Gewicht ist (im Vergleich zu 1 kg bzw. dem Gewicht von einem Liter Wasser bei +4°C)

      2 Die Stoffmengen einer Stoffportion gibt an, wie groß sie hinsichtlich der chemischen Wertigkeit/Bindungs- und Reaktionsfähigkeit ist (im Vergleich zu 1 MolKohlenstoff, das sind 12 Gramm 12C-Kohlenstoff: Eine Stoffportion von 1 mol enthält 6,023  1023 Teilchen)

      3 Das VolumenV einer Stoffportion gibt an, welchen Rauminhalt eine Stoffportion einnimmt (im Vergleich zu einem Liter = 1 dm3)

      4 Die Dichte  einer Stoffportion ergibt sich, indem man ihre Masse m durch ihr Volumen V dividiert:  = m / V.

      5 Die Grundgesetze der Chemie beschreiben, wie sich Massen oder Stoffmengen von Stoffen verhalten, die miteinander reagieren. (Vgl. Kapitel 3 oben)

      6 Die Gasgesetze beschreiben, wie sich die Zustandsgrößen Druck p, Temperatur T, Volumen V und Stoffmenge n (oder Masse m oder Teilchenzahl N) in einer Gasportion verhalten, wenn man eine dieser Größen verändert.

       Beispiel: Einzelne Gasgesetze sind:

       a) Nach Avogadro: V ~ n (bei p, T = const.)

       p 1 •V 1 = p 2 •V 2 T 1 T 2

      b) Nach Boyle-Mariotte: p • V = const.(bei n, T = const.)

      c) Nach Gay-Lussac: p ~ T (bei n, V=const.), V ~ T (bei n, p=const.)

      Das Gesetz von Gay-Lussac besagt, dass das Verhältnis von Volumen und Temperatur einer Gasportion bei konstantem Druck immer gleich groß ist. Daraus folgt, dass sich ein Gas bei Abkühlung zusammenzieht – und dass bei etwa -273°C das Volumen auf null schrumpft („Absoluter Nullpunkt“ der thermodynamischen Temperatur, null Kelvin 0 K),. Wie die folgende Abbildung zeigt (Bildquelle: Johannes Schneideer, wikimedia commons, über: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ermittlung_des_absoluten_Nullpunktes_mit_dem_Gesetz_von_Gay-Lussac.svg):

chapter15Image1.png

      1 Die ideale Gasgleichungp V = n R Tist eine Größengleichung. Sie ermöglicht es, die Stoffmenge einer Gasportion in Abhängigkeit der Zustandsgrößen Druck, Volumen und Temperatur mit Hilfe der allgemeinen Gaskonstante R zu berechnen. (allg. Gaskonstante R = (pV)/(nT) = 8,314 J/molK)

      2 Der Gesamtdruck eines Gasgemisches ist die Summe der Teil- / Partialdrücke der einzelnen Gase (Dalton’sches Gesetz).

      3 Der Partialdruck eines Gases ist der Druck, der im Volumen des Gasgemisches herrschen würde, wenn dieses Gas sich hierin allein befände. Er ist zugleich ein Maß für dessen Stoffmengenanteil im Gemisch.

       Hinweis: Er kann deshalb in die Gleichungen nach dem Massenwirkungsgesetz MWG einbezogen werden. In Lösungen und anderen Stoffgemischen können Anteile und Konzentrationen dabei in folgenden Größen angegeben werden:

      Massenanteil w(X) = m(X) : m(Lsg) in: g / kg-1 Volumenanteil (X) = V(X) : V(Lm) + V(X) in: mL  L-1 Stoffmengenanteil (X) = n(X) : n(Lm) + n(X) in: mmol  mol-1 Massenkonzentration (X) = m(X): V(Lsg) in: kg  L-1 Volumenkonzentration (X) = V(X) : V(Lsg) in: L  L-1 Stoffmengenkonzentration c(X) = n(X) : V(Lsg) in: mol  L-1 Massenverhältnis (X) = m(X) : m(Lm) in: g  kg(Lm)-1 Volumenverhältnis (X) = V(X) : V(Lm) in: mL  L(Lm)-1 Stoffmengenverhältnis r(X) = n(X) : n(Lm) in: mmol  mol(Lm)-1.

      1 Ein Mol eines idealen Gases nimmt ein Molares Volumen von Vm,n = 22,4 L/mol ein (bei Normalbedingungen p0=1013 hPa, T0 = 273 K), es gilt das Allgemeine Gasgesetz (Merksatz 116): p • V = n • R • T mit R = 8,314 (hPa•L)/(mol•K).

       Hinweis: Reale Gase

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