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YtZ DmbC presents Chemistry - Déjà-vu 23

Bryan Brocker, Michael Lutz 4tc; Chemistry - Déjà-vu Mitwirkende: Bryan Brocker, Michael Lutz 4tc; YtZ DuomitbeschränktemComputer 24

Alle Urheber- und Leistungsschutz-rechte vorbehalten Alle Urheber- und Leistungsschutz-rechte vorbehalten. Überspielung, Tausch oder Vervielfältigung, öffentliche Vorführungen und Sendungen oder sonstige gewerbliche Nutzung oder deren Duldung sind untersagt und werden zivil- und strafrechtlich verfolgt. 25

Freigegeben ab 5 Jahren gemäss § 7 JÖSchG FSK Alle Urheber- und Leistungsschutz-rechte vorbehalten. Überspielung, Tausch oder Vervielfältigung, öffentliche Vorführungen und Sendungen oder sonstige gewerbliche Nutzung oder deren Duldung sind untersagt und werden zivil- und strafrechtlich verfolgt. Freigegeben ab 5 Jahren gemäss § 7 JÖSchG FSK 26

Hallo mein Name ist Stephan. Ich möchte Ihnen einen kurzen Einblick in die Chemie vermitteln. 27

Während ich mich dafür aus den Ferien nach Hause begebe, wird mein Gehilfe Joe Sie ins Thema einführen. 28

Trennverfahren Stöchiometrie Atommodell Das PSE Bindungen Gestatten, Joe. Hier eine Übersicht über die wichtigsten Themen. Trennverfahren Stöchiometrie Atommodell Das PSE Bindungen 29

Reaktionsablauf Gasgleichung Redox MWG Säuren + Basen Seit Tagen versuche ich diese Reaktion zu starten. Was läuft da wohl falsch? Reaktionsablauf Gasgleichung Redox MWG Säuren + Basen 30

Und sie läuft doch!! Organische Chemie Kunststoffe Wirkstoffe Elektrochemie Komplexe 31

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Lasst uns hinein-gehen. 34

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Trenn-verfahren 38

Man unterscheidet folgende Trennverfahren: 39

filtrieren nutschen sedimentieren zentrifugieren destilieren extrahieren chromatografieren kristallisieren sublimieren Trennverfahren 40

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Stöchio-metrie 46

a Cu + b HNO3 à c Cu(NO3)2 + d H2O + e NO ? Hier hilft nur die gute alte Stöchiometrie und der allseits beliebte TI-82! Stöchiometrie 47

Rechnen mit Matrizen: 3 Cu + 8 HNO3 à 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO 1. Gl. 1 0 -1 0 0 0 2. Gl. 0 1 0 -2 0 0 3. Gl. 0 1 -2 0 -1 0 4. Gl. 0 3 -6 -1 -1 0 Wahl: 1 0 0 0 0 1 FVXNBVBNM;:MNMN?!?! 3 Cu + 8 HNO3 à 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO Stöchiometrie 48

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Atom-modell 54

Atombau 55

Grossteil 'Hohlraum' elektr. neutral teilbar Atom z.T. radioaktiv sehr klein Atombau 56

Grossteil 'Hohlraum' elektr. neutral teilbar Atom z.T. radioaktiv sehr klein klein schwer hart Atombau Kern positiv p, n gross leicht weich Hülle negativ e 57

Grossteil 'Hohlraum' elektr. neutral Ordnungszahl teilbar n(p) = n(e) Atom Protonen p z.T. radioaktiv Element sehr klein Schalen klein Aussenelektr. schwer Elektronen e hart n(e) = n(p) Atombau Kern Teile positiv Massenzahl n(p)+n(n) p, n neutral gross Isotope leicht Neutronen n weich n = p+e Hülle 'Kitt' negativ e 58

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Das PSE 64

Das PSE 65

Das PSE Alkalimetalle Erdalkalimetalle 66

Das PSE Alkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanide Actinide 67

Das PSE Alkalimetalle Nichtmetalle Halbleiter Metalle Erdalkalimetalle Übergangsmetalle Lanthanide Actinide 68

Das PSE Edelgase Alkalimetalle Nichtmetalle Halbleiter Metalle Erdalkalimetalle Übergangsmetalle Lanthanide Actinide 69

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Bindungen 75

Bindungen 76

Metalle und Nichtmetalle EN-Diff.>1.7 Salze Ionengitter Niggli-Formel IB Edelgascharakater Aussenelektronen wasserlöslich gelöst, geschmolzen Leiter Nichtmetalle, Halbmetalle Bindungen 77

Metalle und Nichtmetalle EN-Diff.>1.7 Salze Ionengitter Niggli-Formel IB Edelgascharakater Aussenelektronen wasserlöslich gelöst, geschmolzen Leiter Nichtmetalle, Halbmetalle Bindungen EN-Diff.<1.7 Aussenelektronen Symmetrie Oktettregel Moleküle Elektronenstrichformel räuml. Anordnung EPB polar/hydrophil Dipole unpolar/lipophil Isolator 78

Metalle und Nichtmetalle EN-Diff.>1.7 Salze Ionengitter Niggli-Formel IB Edelgascharakater Aussenelektronen wasserlöslich gelöst, geschmolzen Leiter Metalle, Halbmetalle Nichtmetalle, Halbmetalle EN-Diff.<1.7 Bindungen EN-Diff.<1.7 Kristalle Aussenelektronen Intermetallisch Symmetrie Substitution Oktettregel Legierungen Moleküle Einlagerung/Nichtmetalle Elektronenstrichformel MB räuml. Anordnung Gemische EPB Platierung polar/hydrophil Sinterstoffe Dipole Elektr./Wärmeleiter unpolar/lipophil Isolator 79

Metalle und Nichtmetalle alle Atome/immer EN-Diff.>1.7 Van der Waals Bindung Salze sehr schwach Ionengitter H mit O, N, F Niggli-Formel H-Brückenbindung IB polar Edelgascharakater freie EP Aussenelektronen Komplexbindung wasserlöslich EP-Lücken gelöst, geschmolzen Leiter Metalle, Halbmetalle Nichtmetalle, Halbmetalle EN-Diff.<1.7 Bindungen EN-Diff.<1.7 Kristalle Aussenelektronen Intermetallisch Symmetrie Substitution Oktettregel Legierungen Moleküle Einlagerung/Nichtmetalle Elektronenstrichformel MB räuml. Anordnung Gemische EPB Platierung polar/hydrophil Sinterstoffe Dipole Elektr./Wärmeleiter unpolar/lipophil Isolator 80

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Reaktions-ablauf 86

Wann läuft eine chemische Reaktion? Reaktionsablauf 87

Wann läuft eine chemische Reaktion? Nun, einige erleben das am eigenen Leib... Reaktionsablauf 88

Wann läuft eine chemische Reaktion? Reaktionsablauf 89

Doch jetzt einmal Spass beiseite. Reaktionsablauf 90

Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik sagt aus, dass in einem abgeschlos-senen System weder Energie erzeugt, noch vernichtet werden kann. Sind die Produkte polarer als die Edukte, dann ist die Reaktion exo-therm; es wird heiss, DH < 0 Reaktionsablauf 91

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik sagt aus, dass jede Energieänderung ihre Verluste hat. In einem abge-schlossenen System kann die Entro-pie nur gleich bleiben, zunehmen, aber niemals abnehmen. Reaktionsablauf 92

Voraussetzungen für eine chem. Reaktion: Die Teilchen müssen sich treffen Je mehr Teilchen vorhanden sind, desto rascher die Reaktion Je grösser die Konzentration, desto rascher die Reaktion Je höher die Geschwindigkeit (Temperatur), desto rascher die Reaktion Je günstiger die Geometrie, desto rascher die Reaktion Reaktionsablauf 93

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Gasglei-chung 99

Die allgemeine Gasgleichung lautet: p*V = n*R*T 100

Dazu meint Fritz: I ha do so mini trickli: Wenn do mis gält, do i mim portemonä flüssig wär, denn wör i ä gas druss machä, denn het i nämmli grad öppä tuuuuusig mohl meh!! Chaibä guät! 101

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Redox 107

Das H wird reduziert, das O oxidiert: 2 H2I+OII- à 2 H20 + O20 Oxidation: 2 * OII- - 2 * 2e- à 2 * O0 Reduktion: 2 * HI+ - 2 * 1e- à 2 * H0 Das H wird reduziert, das O oxidiert: Eine Redox-Reaktion. 108

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MWG 114

In meinem schlauen Buch nachgeschaut, entdecke ich die Formel für das Massenwir-kungsgesetz, kurz MWG. 115

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Säuren & Basen 121

Säuren & Basen 122

Säuren & Basen Nahrung Stoffwechsel Natur Vorkommen Technik Schadstoffe sauer Geschmack seifig Säuren & Basen 123

Säuren & Basen Nahrung Stoffwechsel Natur Vorkommen Technik Schadstoffe sauer Geschmack seifig Protonenspender neutralisiert Basen löst unedle Metalle Säuren & Basen Säure löst Kalk 1-,2-,3-protonig Reaktion Protonenfänger neutralisiert Säuren Base löst Eiweisse 1-,2-,3-basig Sigmoide Kippeffekt Neutralisation cs * Vs = cb * Vb 124

Säuren & Basen Nahrung Stoffwechsel Natur Vorkommen Technik Schadstoffe sauer Geschmack seifig Protonenspender neutralisiert Basen löst unedle Metalle Reaktivität Säuren & Basen Säure pKs-Wert löst Kalk Stärke 1-,2-,3-protonig pKb-Wert Reaktion pKw=pKs+pKb=14 Protonenfänger Säure+Base->Salz neutralisiert Säuren Name: Metall+Säurerest Base starke Säure => schwache löst Eiweisse starke Base => schwache 1-,2-,3-basig Salz Sigmoide konj. Base Kippeffekt konj. Säure Neutralisation sauer/basisch cs * Vs = cb * Vb 125

Säuren & Basen Nahrung pH-Wert Stoffwechsel Puffer Natur Kapazität Vorkommen schwache Säure/Base Technik Indikatoren Schadstoffe Farbumschlag 2pH sauer c <= 1M Geschmack pH=-log(H3O+) seifig Lösungen Protonenspender pH=7:neutral neutralisiert Basen quadr. Gleichung löst unedle Metalle Reaktivität Säuren & Basen Säure pKs-Wert löst Kalk Stärke 1-,2-,3-protonig pKb-Wert Reaktion pKw=pKs+pKb=14 Protonenfänger Säure+Base->Salz neutralisiert Säuren Name: Metall+Säurerest Base starke Säure => schwache löst Eiweisse starke Base => schwache 1-,2-,3-basig Salz Sigmoide konj. Base Kippeffekt konj. Säure Neutralisation sauer/basisch cs * Vs = cb * Vb 126

Nomenklatur Na2SO5 : Natriumpersulfat Na2SO4 : Natriumsulfat Na2SO3 : Natriumsulfit Na2SO2 : Natriumhyposulfit NaS : Natriumsulfid HClO4 : Perchlorat HClO3 : Chlorat HClO2 : Chlorit HClO : Hypochlorit HCl : Chlorid 127

Nomenklatur Vom Namen des Salzes mit Endung ...at ausgehend: 1 Sauerstoff mehr ...perat normale Sauerstoffsäure ...at 1 Sauerstoff weniger ...it 2 Sauerstoff weniger ...hypo...it 1 Wasserstoff Hydrogen... 2 Wasserstoffe Dihydrogen... 128

Ein Beispielfall von Säuren in der Natur, welches auch uns betrifft, liefert das Thema des: Acid Rain 129

Acid Rain natürlich pH=5.6 Europa pH=4.1 Phänomene extreme pH=3.0 Fischsterben H2SO4 SO2 HNO3 NO2 Ozon Wolken Konz.*10!! Tropfen, Nebel Acid Rain 130

Acid Rain natürlich pH=5.6 Europa pH=4.1 Phänomene extreme pH=3.0 Fischsterben H2SO4 SO2 HNO3 NO2 Ozon Wolken Konz.*10!! Tropfen, Nebel Acid Rain Diatomeen Transport v. NO3(-) Boden Transport v. SO4(2-) Lachsfänge, Norwegen wird mobil Aluminium Wachstum v. Mikroorganismen Wasser Normal 6.5 bei 6 aussterben v. Kleinen Ablauf 5.6 crayfish 131

Acid Rain natürlich pH=5.6 Europa pH=4.1 Phänomene extreme pH=3.0 Fischsterben H2SO4 SO2 HNO3 NO2 Ozon Wolken ca. 30% Konz.*10!! 70-er Jahre Tropfen, Nebel Acid Rain Al-Freisetzung Diatomeen Einfluss d. Erde Transport v. NO3(-) Mg(2+) Boden Nährstoffeauswasch Transport v. SO4(2-) Ca (2+) Lachsfänge, Norwegen Wälder wird mobil blockiert Spaltöffnung Aluminium Wachstum v. Mikroorganismen Einfluss SO2 verhindert Photosynthese Wasser Frostempfindlichkeit Normal 6.5 Pilzbefall bei 6 aussterben v. Kleinen Bäume werden geschwächt Ablauf Borkenkäfer 5.6 crayfish 132

Acid Rain natürlich pH=5.6 billig: CaCO3; Kalk Europa pH=4.1 Neutralisation mit Base Phänomene Katalysatoren: 2 NO2 --> N2 + 2 O2 extreme pH=3.0 Massnahmen Fischsterben Kalk, Dünger & Nährstoffen erden H2SO4 Katalysator SO2-SO4(2-) SO2 Reduziert Frostabwehr HNO3 Ammoniak NO2 Oxidation Ozon Ozon Wolken ca. 30% Konz.*10!! 70-er Jahre Tropfen, Nebel Acid Rain Al-Freisetzung Diatomeen Einfluss d. Erde Transport v. NO3(-) Mg(2+) Boden Nährstoffeauswasch Transport v. SO4(2-) Ca (2+) Lachsfänge, Norwegen Wälder wird mobil blockiert Spaltöffnung Aluminium Wachstum v. Mikroorganismen Einfluss SO2 verhindert Photosynthese Wasser Frostempfindlichkeit Normal 6.5 Pilzbefall bei 6 aussterben v. Kleinen Bäume werden geschwächt Ablauf Borkenkäfer 5.6 crayfish 133

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Organische Chemie 139

Die Organische Chemie befasst sich hauptsächlich mit Kohlenstoffverbindungen. Man unterscheidet folgende Strukturen und Verbindungen von Kohlenwasserstoffen: Aliphatische Kohlenwasserstoffe gesättigte (z.B. CH4) ungesättigte (z.B. C2H4) Einfachbindungen (z.B. C2H2) Cyklische Kohlenwasserstoffe (z.B. C3H6) Aromatische Kohlenwasserstoffe (z.B. C6H6) 140

Man unterscheidet folgende Isomerien: Stellungsisomerie gleiche Anzahl, verschiedene Atomsorten, verschiedener Aufbau cis-trans-Isomerie gleicher Aufbau, verschiedene Lage bez. Doppelbindung Isomerie im Ring gleicher Aufbau, verschiedene Lage bez. Ring Chiralität gleicher Aufbau, gleiche Lage, verschiedene räuml. Reihenfolge 141

Die Farbe von Substanzen Man sieht immer die Komplemetärfarbe jener, die absorbiert wird. 142

Funktionelle Gruppen... ... sind Atomgruppen mit besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Alkohol Aldehyd Keton Säure Esther Ether Amin Halogene 143

Benennung von C-Verbindungen Zahlwörter: 1 mono 2 di 3 tri 4 tetra 5 penta 6 hexa 7 hepta 8 octa 9 nona 10 deca Anzahl C-Atome bei Alkane 1 Methan 2 Ethan 3 Propan 4 Butan 5 Pentan 6 Hexan 7 Heptan ... 144

Beurteilung von Substanzen anhand der folgenden Punkte: Eigenschaften 145

Aggregatzustand Farbe physikalisch Leitfähigkeit Substanz- Eigenschaften 146

Aggregatzustand Farbe physikalisch Leitfähigkeit Bindungen Funkt. Gruppen Substanz- Polarität Eigenschaften Brennbarkeit chemisch Spannungen Ox.Zahlen Reaktivität Isomerien 147

Aggregatzustand Farbe physikalisch Leitfähigkeit Bindungen Wirksamkeit Funkt. Gruppen Aufnahme Substanz- Polarität Eigenschaften Transport Brennbarkeit Speicherung chemisch physiologisch Spannungen Ausscheidung Ox.Zahlen Geruch Reaktivität Geschmack Isomerien 148

Aggregatzustand Abbau Farbe Anreicherung physikalisch ökologisch Leitfähigkeit Verbreitung Bindungen Wirksamkeit Funkt. Gruppen Aufnahme Substanz- Polarität Eigenschaften Transport Brennbarkeit Speicherung chemisch physiologisch Spannungen Ausscheidung Ox.Zahlen Geruch Reaktivität Geschmack Isomerien 149

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Kunst-stoffe 155

Kunststoffe organisch Zusammensetzung anorganisch Cellulose Proteine Naturfaser Kautschuk Silikate Celluloseacetat Chemiefaser biotechnolog. Faser Kunststoffe Herkunft Kohlefaser Glasfaser Synthesefaser org. Faser 156

Kunststoffe organisch Zusammensetzung anorganisch Cellulose Proteine Naturfaser Kautschuk Silikate Celluloseacetat Chemiefaser biotechnolog. Faser Kunststoffe Herkunft Kohlefaser Glasfaser Synthesefaser org. Faser Polymerisation Polykondensation Molekülgrösse/Polymerisationsgrad Herstellung Grösse Seitenkette Biotechnologie Kristallinität Natur Struktur Duroplaste Polarität Verformbarkeit Quervernetzung Thermoplaste 157

Kunststoffe reine Stoffe organisch Gemische (Blends) Zusammensetzung Verbundstoffe anorganisch Art Cellulose faserverstärkt Proteine gefüllt Naturfaser Schmelzpunkt Kautschuk Viskosität Silikate Steifigkeit Celluloseacetat spez. Gewicht Chemiefaser Härte biotechnolog. Faser Schlagzähigkeit Kunststoffe Herkunft Eigenschaften Kohlefaser Zugfestigkeit Glasfaser Gasdurchlässigkeit Synthesefaser Witterungsbeständigkeit org. Faser Transparenz Polymerisation Abbaubarkeit Polykondensation Molekülgrösse/Polymerisationsgrad Herstellung Grösse Seitenkette Biotechnologie Kristallinität Natur Struktur Duroplaste Polarität Verformbarkeit Quervernetzung Thermoplaste 158

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Wirk-stoffe 164

Alles ist Gift und nichts ist Gift; es kommt allein auf die Dosis an. 165

Faktoren, welche eine Wirkung beeinflussen: Nahrung andere Wirkstoffe Alkohol Gesundheitszustand/individuelle Unterschiede Umwelteinflüsse (kalt, heiss, ...) Menge (od. Dosis) Art der Einnahme Zustände Alter, Geschlecht Verhalten zeitliche Schwankung 166

Dosiswirkungskurve Oxxupationstheorie 167

c-t-Produkt Haber'sche Regel 168

MOK: Maximale Organ Konzentration MAK: Maximale Arbeitsplatz Konzentration MEK: Maximale Emmissions Konzentration MIK: Maximale Immissions Konzentration ADI/NEL: Acceptabel Daily Intake 169

Carcinogene Wirkung 170

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Elektro-chemie 176

Elektrochemische Spannungsreihe ZnSO4 Zn Cu CuSO4 Das unedlere Metall löst sich auf, das edlere scheidet sich ab. Edleres Metall: Cu2+ + 2 e- à Cu0 Unedleres Metall: Zn0 - 2 e- à Zn2+ 177

Elektrochemische Spannungsreihe ZnSO4 Zn Cu CuSO4 Durch die Unterschei-dung 'edler als.../unedler als...' lässt sich die Elek-trochemische Span-nungsreihe erstellen. 178

Hier kann noch etwas abgeholt werden! Verschiedene Energiespeicher Ni-Cd-Akku Kohle-Zink-Akku (Le clanché-Element) Schwefelsäure-Akku Brennstoffzelle Es sind noch lange alle möglichen Kombinationen entdeckt: Hier kann noch etwas abgeholt werden! 179

Nernst'sche Gleichung 180

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Komplexe 186

Komplexe Alle Atome, Ionen, Moleküle welche die Oktettregel schon erfüllt haben, bilden Komplexe. Alle gelösten Salze bilden Aquokomplexe. Komplexe kommen sehr oft bei Metallen vor. 187

Ideen, Animation & Ausführung by YtZ DmbC 188

Jegliche Ähnlich-keiten mit bekann-ten Personen ist nicht gewollt und rein zufällig. 189

Jegliche Ähnlich-keiten mit bekann-ten Personen ist nicht gewollt und rein zufällig. 190

Dies ist ein Leer-mittel Dies ist ein Leer-mittel. Zu Risiken und Nebenwir-kungen lesen sie die Packungsbei-lage oder fragen Sie Ihre 'Zimmer-pflanze'. 191

Copyright by YtZ DmbC: BrYan Brocker & Michael LutZ 17. Februar 1997 192