Grundlagen der Chemie

Anorganische Chemie für Ingenieure

Das Kapitel Grundlagen der Chemie in unserem Online-Kurs Anorganische Chemie für Ingenieure besteht aus folgenden Inhalten:

1. Grundlagen der Chemie

   Grundlagen der Chemie

   

   In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen die Begriffe vor, die Ihnen im weiteren Verlauf dieses Kurses und auch später in Ihrer Klausur immer wieder begegnen werden. Bevor wir mit den einzelnen Themen beginnen, wollen wir vorab erst einmal die Begriffe Chemie und Anorganische Chemie definieren:Definition ChemieDie Chemie ist die Lehre von den Stoffen, ihrer Charakterisierung, ihrer Zusammensetzung sowie ihrer Umwandlung.Definition Anorganische ChemieDie Anorganische Chemie ist die Chemie der kohlenstofffreien ...

2. Einführung in die Anorganische Chemie

   Grundlagen der Chemie > Einführung in die Anorganische Chemie

   

   Zu Beginn dieses Kurses werden wir auf den Begriff Stoff und auf die klassischen Aggregatzustände eingehen, um dann die Unterschiede von heterogenen und homogenen Stoffen herauszuarbeiten.Im Anschluss daran behandeln wir Aggregatzustände sowie deren Änderungen und Phasendiagramme ein-komponentiger Systeme.

3. Definition Stoff und Einteilung der Stoffe

   Grundlagen der Chemie > Definition Stoff und Einteilung der Stoffe

   

   Betrachten wir ein Objekt, welches wir direkt (z.B. den Mond; einen Stuhl) oder nur mit Hilfsmitteln (z.B. ein Bakterium; ein Wassermolekül) wahrnehmen können, so können wir es nach Form, Größe und Stofflichkeit kennzeichnen.Einen Ingenieur interessieren in erster Linie die Größe und die Form des Objekts, da er dieses als Körper betrachtet.Ein Chemiker interessiert sich eher für die Stofflichkeit des Objektes. Form und Größe sind für ...

4. Trennverfahren heterogener und homogener Stoffe

   Grundlagen der Chemie > Trennverfahren heterogener und homogener Stoffe

   

   Heterogene und homogene Systeme lassen sich durch verschiedene physikalische Verfahren in ihre Bestandteile zerlegen. In der folgenden Tabelle stellen wir ihnen die wichtigsten Trennmethoden und dazugehörige Beispiele vor.TrennverfahrenZur Trennung genutzte EigenschaftBeispielDekantierenunterschiedliche DichteAbtrennen des Weinsteins vom WeinZentrifugierenunterschiedliche DichteAbtrennen des Blutplasmas von den BlutzellenSchlämmenunterschiedliche Dichte nicht löslicher FeststoffeTrennung ...

5. Aggregatzustände und deren Änderung

   Grundlagen der Chemie > Aggregatzustände und deren Änderung

   

   In diesem Kurstext stellen wir Ihnen die unterschiedlichen Aggregatzustände vor, sowie deren Übergänge.Verschiedene Stoffe lassen sich unter dem Gesichtspunkt ihres Aggregatzustandes (aggregieren → anhäufen) voneinander unterscheiden.Der Aggregatzustand eines Stoffes ergibt sich aus der Wechselwirkung zwischen der gegenseitigen Anziehung und Abstoßung der den Stoff bildenden Teilchen.Die Stärke der Anziehungskräfte zwischen den Teilchen hängt von der ...

6. Phasendiagramme reiner Stoffe

   Grundlagen der Chemie > Phasendiagramme reiner Stoffe

   

   In einem Phasendiagramm werden die Druck- und Temperaturbereiche, in denen Phasen in ihren Aggregatzuständen thermodynamisch stabil sind, grafisch dargestellt.Die drei Aggregatzustände von chemischen Reinstoffen lassen sich somit durch Phasendiagramme veranschaulichen.Bei diesen Phasendiagrammen werden die Aggregatzustände in Abhängigkeit von Druck und Temperatur dargestellt. Zwischen den einzelnen Aggregatzuständen verlaufen Kurven, die je nach Lage als Sublimationskurve, ...

7. Extensive und intensive Zustandsgrößen

   Grundlagen der Chemie > Extensive und intensive Zustandsgrößen

   

   Um ein physikalisches System beschreiben zu können benötigt man Zustandsgrößen, welche sich in extensive und intensive Größen einteilen lassen. Unter einer extensiven Größe versteht man eine Zustandsgröße, welche sich mit der Größe des betrachteten Systems ändert. Das bedeutet also extensive Größen sind proportional zur Stoffmenge (bzw. Masse).Eine intensive Größe hingegen ist eine ...

8. Die Avogadro-Zahl

   Grundlagen der Chemie > Die Avogadro-Zahl

   

9. Der gasförmige Zustand

   Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand

   

   In der Chemie bezeichnet man eine bestimmte, idealisierte Form eines Gases als ideales Gas. Das ideale Gas definiert sich dadurch, dass zwischen seinen Teilchen keine Anziehungskräfte wirken und deren Volumen vernachlässigbar klein ist gegen das Volumen des gesamten Gasraums. Die Teilchen bewegen sich ungeordnet und stoßen untereinander hart und elastisch.

10. Das Gesetz von Boyle-Mariotte

    Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand > Das Gesetz von Boyle-Mariotte

    

    Dieses Gesetz besagt, dass der Druck idealer Gase bei gleichbleibender Temperatur ($T = const$) und bei gleichbleibender Stoffmenge ($n = const$) umgekehrt proportional zum Volumen $V$ ist. Wenn man den Druck erhöht, verringert sich das Volumen und umgekehrt.Sind $T = const$ und $n = const$ so gilt:$p \sim \frac{1}{V}$Der Zusammenhang von Druck und Volumen ist im folgenden Diagramm dargestellt.Der Zusammenhang von Druck und VolumenBringt man beide Variablen auf eine ...

11. Das Gesetz von Gay-Lussac

    Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand > Das Gesetz von Gay-Lussac

    

    Dieses Gesetz besagt, dass bei gleichbleibendem Druck ($p = const$) und gleichbleibender Stoffmenge ($n = const$) das Volumen eines idealen Gases direkt proportional zur Temperatur ist. Wenn man ein Gaserwärmt, so dehnt es sich aus, wird es abgekühlt, verringert es sein Volumen.Sind $ p = const$ und $n = const$ so gilt:$V \sim T$Der Zusammenhang von Temperatur und Volumen ist im folgenden Diagramm dargestellt.Der Zusammenhang von Volumen und Temperatur von GasenBringt man beide Variablen ...

12. Das Gesetz von Amonton

    Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand > Das Gesetz von Amonton

    

    Dieses Gesetz besagt, dass der Druck idealer Gase bei gleichbleibendem Volumen ($V = const$) und gleichbleibender Stoffmenge ($n = const$) direkt proportional zur Temperatur ($T$) ist. Das bedeutet also, dass sich bei der Erhöhung der Temperatur der Druck des Gases erhöht und umgekehrt. Sind $V = const$ und $n = const$ so gilt:$p \approx T$mit $\frac{p}{T} = const$.Für den Vergleich von zwei Drücken bzw. Temperaturen gilt:$\frac{p_1}{p_2} = \frac{T_1}{T_2}$Der Zusammenhang ...

13. Das Gesetz von Avogadro

    Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand > Das Gesetz von Avogadro

    

14. Die thermische Zustandsgleichung idealer Gase und universelle Gaskonstante

    Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand > Die thermische Zustandsgleichung idealer Gase und universelle Gaskonstante

    

    Möchten wir die bisher behandelten Gasgesetze in einer Gleichung zusammenfassen, so nutzen wir die thermische Zustandsgleichung idealer Gase (auch: allgemeine Gasgleichung):$ p \; V = n \; R_u \; T $             allgemeine Gasgleichungmit$p$ - Druck des Gases in Pascal $ (1 Pa = 1 \frac {N}{m^2} = 1 \frac {kg \; m}{m^2 \; s^2} = 1 \frac {kg}{m \; s^2}) $$V$ - Volumen des Gases in m³$n$ - Stoffmenge in mol$R_u$ - universelle ...

15. Die unterschiedlichen Formen der Zustandsleichung idealer Gase und spezielle Gaskonstante

    Grundlagen der Chemie > Der gasförmige Zustand > Die unterschiedlichen Formen der Zustandsleichung idealer Gase und spezielle Gaskonstante

    

    Möchten wir ein bestimmtes Gas betrachten, das sich annähernd ideal verhält, können wir auch andere Formen der allgemeinen Gasgleichung benutzen, in denen stoffspezifische Größen verwendet werden können oder deren Verwendung sinnvoll ist.Die allgemeine Gasgleichung liegt in einer extensiven Form vor, die Zustandsgröße auf die sie sich bezieht, ist die Stoffmenge und mithin extensiv:$ p \; V = n \; R_u \; T $ Die obige thermische Zustandsgleichung des ...