Allgemeine Chemie und Anorganische Chemie

(für Studierende der Chemie, Biochemie, Mineralogie, Geologischen Wissenschaften, Biologie, Physik, Informatik sowie Lehramt im 1. Semester) 

Prof. K. Seppelt

 

montags und donnerstags, 10.15-11.45, Fabeckstr. 34-36, Hörsaal

 

1.

EINLEITUNG

 
 

1.1.

Organisatorisches

 
 

1.2.

Literatur

 
 

1.3.

Definition der Chemie

 
 

1.4.

Bedeutung der Chemie für Mensch und Gesellschaft

 
 

1.5.

Geschichte der Chemie

 
     
 

2.

ELEMENTE, VERBINDUNGEN, GEMISCHE

 
 

2.1.

Elemente

 
 

2.2.

Chemisch reine Stoffe und homogne/ heterogene Gemische

 
 

2.2.1.

Begriffe

 
 

2.2.2.

Stofftrennung

 
 

a)

Heterogene Gemische

 
 

b)

Homogene Gemische (Lösungen)

 
     
 

3.

CHEMISCHE GESETZE UND GRUNDBEGRIFFE

 
 

3.1.

Das Gesetzt von der Erhaltung der Masse

 
 

3.2.

Das Gesetz von den konstanten Proportionen

 
 

3.3.

Das Gesetz von den multiplen Proportionen

 
 

3.4.

Die Atomhypothese nach Dalton (1805)

 
 

3.5.

Atommasse, Molekülmasse, Molbegriff

 
     
 

4.

ATOMBAU

 
 

4.1.

Elementarteilchen

 
 

4.2.

Der Massendefekt

 
 

4.3.

Kernreaktionen

 
     
 

5.

ATOMMODELLE

 
 

5.1.

Wasserstoffspektren

 
 

5.2.

Das Bohr'sches Atommodell des H-Atoms

 
 

5.3.

Der Wellencharakter des Elektrons

 
 

5.4.

Atomorbitale und Quantenzahlen

 
 

a)

Die Hauptquantenzahl n

 
 

b)

Die Nebenquantenzahl l

 
 

c)

Die magetische Quantenzahl ml

 
 

5.5.

Mehrelektonen-Atome

 
     
 

6.

PERIODISCHE EIGENSCHAFTEN DER ELEMENTE

 
 

6.1.

Das Mosley-Gesetz

 
 

6.2.

Das Periodensystem der Elemente (PSE)

 
 

6.3.

Trends im Periodensystem der Elemente (PSE)

 
 

a)

Atomradien

 
 

b)

Radien der Ionen der Hauptgruppenelemente

 
 

c)

Erste Ionisierungsenergie (1.IE)

 
 

d)

Elektronenaffinität (EA)

 
 

e)

Elektronegativität (c) nach Pauling (1932)

 
     
 

7.

GRUPPE 18: EDELGASE He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

 
 

7.1.

Die Elemente und die wichtigsten Verbindungen

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Eigenschaften

 
 

c)

Verbindungen

 
 

7.2.

Gasgesetze

 
 

a)

Avogadros Gesetz

 
 

b)

Boyle-Mariottsche Gesetz

 
 

c)

Guy-Lussac Gesetz

 
 

d)

ideales Gasgesetz

 
 

e)

absolute Temperaturskala (Kelvin-Skala)

 
     
 

8.

WASSERSTOFF

 
 

8.1.

Die chemische Bindung

 
 

8.1.1.

Lewis Formeln, Atombindungen

 
 

8.1.2.

Valenzorbitalbindungstheorie (VB-Theorie)

 
 

8.1.3.

Molekülorbitaltheorie (MO-Theorie)

 
 

8.2.

Vorkommen und Isotope

 
 

8.3.

Darstellung

 
 

8.4.

Chemische und physikalische Eigenschaften

 
     
 

9.

GRUPPE 17: HALOGENE F, Cl, Br, I, At

 
 

9.1.

Vorkommen, Eigenschaften, Darstellung und Verwendung

 
 

9.2.

Reaktionskinetik

 
 

9.2.1.

Geschwindigkeitsgesetze

 
 

a)

Reaktion 1. Ordnung

 
 

b)

Reaktion 2. Ordnung

 
 

c)

Reaktion 0. Ordnung

 
 

d)

Arrhenius-Gleichung

 
 

9.2.2.

Katalyse

 
 

9.3.

Halogenwasserstoff-Verbindungen (HX)

 
 

a)

Darstellung

 
 

b)

Eigenschaften

 
 

9.4.

Das chemische Gleichgewicht

 
 

9.5.

Elektronegativität und Oxidationszahl

 
 

9.6.

Thermodynamik von chemischen Reaktionen

 
 

9.6.1.

Hess'scher Satz

 
 

9.6.2.

Standardbildungsenthalpie

 
 

9.6.3.

Gibbs-Helmholz-Gleichung

 
 

9.7.

Halogensauerstoffverbindungen

 
 

a)

Sauerstoffsäuren

 
 

b)

Oxide

 
 

9.8.

Interhalogenverbindungen

 
 

a)

zweiatomige Verbindungen (XY)

 
 

b)

vieratomige Verbindungen (XY3)

 
 

c)

sechs- und achtatomige Verbindungen (XY5, IF7)

 
 

9.9.

Das VESPR-Modell

 
     
 

10.

GRUPPE 16: O, S, Se, Te, Po

 
 

10.1.

Sauerstoff - Ozon

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Industrielle Darstellung

 
 

c)

Eigenschaften

 
 

d)

Bindungsverhältnisse

 
 

e)

Ozon (O3)

 
 

f)

Die Ozonschicht

 
 

10.2.

Wasser

 
 

10.2.1.

Hybridisierung

 
 

10.2.2.

Wasserstroffbrücken

 
 

10.2.3.

Lösungen, Wasser als Lösungsmittel

 
 

10.2.4.

Löslichkeit, Löslichkeitsprodukt

 
 

10.3.

Säuren und Basen

 
 

10.3.1.

Säure-Base-Theorien

 
 

a)

Theorie von Arrhenius

 
 

b)

Theorie von Brønsted

 
 

c)

Lewis-Säuren und -Basen

 
 

10.3.2.

pH-Wert, Ionenprodukt des Wassers

 
 

10.3.3.

Säurestärke, pKs-Wert

 
 

10.3.4.

Berechnung des pH-Wertes von Säuren und Basen in Wasser

 
 

a)

Starke Säuren

 
 

b)

Schwache Säuren

 
 

c)

Starke Base

 
 

10.3.5.

Protolysegrad a schwacher Säuren (HA) - Ostwaldsches Verdünnungsgesetz

 
 

10.3.6.

Protonenübertragungen beim Lösen von Salzen

 
 

a)

Salze mit schwach sauer reagierendem Kation oder Anion

 
 

b)

Salze mit schwach basisch reagierendem Anion

 
 

10.3.7.

Pufferlösungen

 
 

10.3.8.

Indikatoren, Säure-Base-Titrationen

 
 

10.4.

Wasserstoffperoxid (H2O2)

 
 

a)

Eigenschaften

 
 

b)

Darstellung

 
 

c)

Redoxreaktionen

 
 

10.5.

Schwefel

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Modifikationen

 
 

c)

Gewinnung

 
 

d)

Verwendung

 
 

e)

Chemische Eigenschaften

 
 

10.6.

Schwefelwasserstoff, Metallsulfide, Polysulfide

 
 

a)

Struktur von H2S

 
 

b)

Vorkommen von H2S

 
 

c)

Darstellung von H2S

 
 

d)

Chemische Eigenschaften von H2S

 
 

e)

Polysulfide

 
 

10.7.

Schwefeloxide, SO2, SO3

 
 

10.8.

Oxosäuren des Schwefels und ihre Salze

 
 

a)

Schweflige Säure

 
 

b)

Schwefelsäure

 
 

c)

Peroxomono- und Peroxodischwelfelsäure

 
 

d)

Thiosulfat, S2O32- (Thioschwefelsäure, "H2S2O3")

 
 

10.9.

Selen und Tellur

 
 

10.10.

Oxide von Se und Te

 
 

a)

SeO2

 
 

b)

SeO3

 
 

c)

TeO2

 
 

d)

TeO3

 
     
 

11.

GRUPPE 15: N, P, As, Sb, Bi

 
 

11.1.

Stickstoff

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Bindung

 
 

c)

Gewinnung

 
 

11.2.

NH-Verbindungen

 
 

a)

Ammoniak, NH3

 
 

b)

Hydrazin, H2N-NH3

 
 

c)

Daiazen, (Diimin)

 
 

d)

Stickstoffwasserstoffsäure, HN3

 
 

11.3.

Stickoxide

 
 

a)

N2O (Lachgas)

 
 

b)

Stickstoffmonoxid, NO

 
 

c)

Stickstoffdioxid, NO2 (Distickstofftetraoxid, N2O4)

 
 

11.4.

Salpetrige Säure; Salpetersäure

 
 

11.5.

Sonstige N-Verbindungen

 
 

a)

Halogenide

 
 

b)

Schwefelverbindungen

 
 

11.6.

Phosphor

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Gewinnung

 
 

c)

Allotrope Modifikationen

 
 

d)

Chemische Eigenschaften

 
 

11.7.

Phosphorwasserstoffe

 
 

a)

Monophosphan (= Phosphan), PH3

 
 

b)

Diphosphan, P2H4

 
 

11.8.

Oxide des Phosphors

 
 

11.9.

Sauerstoffsäuren des Phosphors

 
 

a)

H3PO4 (Phosphorsäure) und Salze

 
 

b)

Polyphosphorsäuren und Polyphosphate

 
 

c)

Phosphat in der Biosphäre

 
 

d)

Phosphinsäure

 
 

e)

Phosphonsäure

 
 

f)

Peroxophosphorsäuren

 
 

11.10.

Halogenverbindungen des Phosphors

 
 

a)

Pentahalogenide

 
 

b)

Trihalogenide

 
 

11.11.

Arsen, Antimon und Bismut

 
 

a)

Die Elemente

 
 

b)

ausgewählte Verbindungen

 
     
 

12.

GRUPPE 14: C, Si, Ge, Sn, Pb

 
 

12.1.

Kohlenstoff

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Modifikationen des Kohlenstoffs

 
 

12.2.

Carbide

 
 

a)

kovalente Carbide

 
 

b)

salzartige Carbide

 
 

c)

metallische Carbide (Einlagerungscarbide)

 
 

12.3.

Oxide des Kohlenstoffs

 
 

a)

Kohlenstoffmonoxid, CO

 
 

b)

Kohlenstoffdioxid, CO2

 
 

12.4.

Kohlensäure, H2CO3 und Carbonate

 
 

12.5.

Stickstoffverbindungen des Kohlenstoffs

 
 

a)

Blausäure, HCN

 
 

b)

Dicyan (CN)2

 
 

c)

Cyansäure, HOCN

 
 

d)

Thiocyansäure, HSCN

 
 

12.6.

Silicium

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Darstellung

 
 

c)

Eigenschaften

 
 

12.7.

Silicide, Silane und Silciumhalogenide

 
 

12.8.

Sauerstoffverbindungen des Siliciums

 
 

a)

SiO2

 
 

b)

Kieselsäure und Silicate

 
 

c)

Gläser

 
 

12.9.

Germanium, Zinn, Blei

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Darstellung

 
 

c)

Eigenschaften

 
 

d)

ausgewählte Verbindungen

 
     
 

13.

ELEKTROCHEMIE

 
 

13.1.

Elektrolyse und Galvanische Elemente

 
 

13.2

Normalpotential

 
 

13.3.

Nernstschen Gleichung

 
 

13.4.

Zersetzungsspannung, Überspannung

 
 

13.5.

Akkumulatoren

 
 

13.6.

Lokalelement/Korrosion

 
     
 

14.

GRUPPE 13: B, Al, Ga, In, Tl

 
 

14.1.

Bor

 
 

a)

Vorkommen

 
 

b)

Darstellung

 
 

c)

Eigenschaften

 
 

d)

allotrope Formen

 
 

e)

Bindungsverhältnisse; Mehrzentrenbindungen

 
 

14.2.

Diboran

 
 

a)

Struktur und Bindung

 
 

b)

Eigenschaften, Darstellung und Reaktionen

 
 

c)

Addukte

 
 

14.3.

Sauerstoffverbindungen des Bors

 
 

a)

Orthoborsäure

 
 

b)

Metaborsäure

 
 

c)

Bortrioxid, B2O3 und Borate

 
 

14.4.

Borhalogenide und -nitride

 
 

14.5.

Metalle

 
 

14.5.1.

Stellung im Periodensystem und Eigenschaften

 
 

14.5.2.

Strukturen von Metallen

 
 

14.5.3.

Die Metallbindung

 
 

a)

Elektronengasmodell

 
 

b)

Bändermodell

 
 

c)

Metalle, Isolatoren, Eigenhalbleiter

 
 

14.6.

Salze

 
 

14.6.1.

Ionengitter

 
 

14.6.2.

AB-Strukturen

 
 

14.6.3.

AB2-Strukturen

 
 

14.7.

Aluminium, Gallium, Indium, Thallium

 
 

a)

Darstellung und Anwendung

 
 

b)

ausgewählte Al-Verbindungen

 
     
 

15.

GRUPPE 2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

 
 

15.1.

Vorkommen, Darstellung und Verwendung

 
 

15.2.

ausgewählte Verbindungen

 
     
 

16.

GRUPPE 1: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

 
 

16.1.

Vorkommen, Eigenschaften, Darstellung und Verwendung

 
 

16.2.

ausgewählte Verbindungen

 
 

a)

Hydride

 
 

b)

Sauerstoffverbindungen

 
 

c)

Halogenide

 
     
 

17.

GRUNDLAGEN DER KOMPLEXCHEMIE

 
 

17.1.

Definition von Komplexen

 
 

17.2.

Typische Eigenschaften

 
 

a)

Farbe von Komplexionen

 
 

b)

Elektrolytische Eigenschaften

 
 

c)

Ionen-Reaktionen

 
 

17.3.

Nomenklatur von Komplexen

 
 

17.4.

Die Liganden

 
 

17.5.

Koordinationszahlen