Berlin Abitur Chemistry 3. PF (GK) flashcards

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Massenwirkungsgesetz

Gleichgewichtskonstante K als Quotient der Produktkonzentrationen hoch ihrer Koeffizienten durch die Eduktkonzentrationen hoch ihrer Koeffizienten. Reine Feststoffe und Wasser haben Aktivität eins.

Le Chatelier Prinzip

Ein System im Gleichgewicht reagiert auf Zwang wie Druck-, Temperatur- oder Konzentrationsänderung so, dass die Wirkung abgeschwächt wird. Katalysatoren verändern die Lage nicht.

Freie Enthalpie

ΔG = ΔH − T·ΔS. Ist ΔG negativ, läuft die Reaktion freiwillig ab; bei ΔG gleich null liegt das Gleichgewicht vor.

Arrhenius-Gleichung

k = A·e^(−E_A/(R·T)). Die Geschwindigkeitskonstante steigt exponentiell mit der Temperatur; die Steigung von ln k gegen 1/T liefert −E_A/R.

Kalorimetrie

Q = c·m·ΔT misst die Wärmemenge in einem Kalorimeter. Division durch die Stoffmenge ergibt die molare Reaktionsenthalpie mit Vorzeichen aus Systemsicht.

Brønsted Säure und Base

Säuren geben Protonen ab, Basen nehmen Protonen auf. Ein korrespondierendes Paar unterscheidet sich um genau ein Proton, etwa Essigsäure und Acetat.

pH-Wert

pH = −lg c(H₃O⁺). Bei 25 °C gilt pH + pOH = 14. Starke Säuren liefern pH = −lg c₀, schwache Säuren pH ≈ ½(pK_S − lg c₀).

Henderson-Hasselbalch-Gleichung

pH = pK_S + lg(c(Base)/c(Säure)) beschreibt Pufferlösungen. Optimale Pufferwirkung liegt im Bereich pK_S ± 1.

Äquivalenzpunkt Titration

Punkt, an dem Säure und Base in stöchiometrischem Verhältnis vorliegen. Bei schwacher Säure und starker Base liegt er im Basischen, der Halbäquivalenzpunkt bei pH = pK_S.

Ampholyt

Teilchen, das je nach Partner als Säure oder Base wirkt, etwa HCO₃⁻ oder das Zwitterion einer Aminosäure. Wasser ist der wichtigste Ampholyt.

Oxidation und Reduktion

Oxidation ist Elektronenabgabe mit steigender Oxidationszahl, Reduktion ist Elektronenaufnahme. Beide laufen immer gekoppelt als Redoxreaktion ab.

Standardpotential

Elektrodenpotential gegen die Wasserstoffelektrode mit E° gleich null Volt bei Standardbedingungen. Negativere Potentiale bedeuten stärkere Reduktionsmittel.

Zellspannung

ΔE° = E°(Kathode) − E°(Anode). Die Reaktion läuft freiwillig, wenn ΔE° positiv ist; die Kathode ist der Pluspol der galvanischen Zelle.

Nernst-Gleichung

E = E° + (0,059 V/z)·lg(c(Ox)/c(Red)) bei 25 °C. Höhere Oxidationsmittelkonzentration erhöht das Potential, höhere Reduktionsmittelkonzentration senkt es.

Faraday-Gesetz

n(e⁻) = I·t/F mit F = 96485 C/mol. Aus der Elektronenmenge folgt über die Elektronenzahl z die Stoffmenge des abgeschiedenen Stoffes.

Elektrolyse

Erzwungene Redoxreaktion durch äußere Spannung. Die Mindestspannung entspricht der Zersetzungsspannung plus Überspannungen; Produkte folgen der Entladungsreihe.

IUPAC-Nomenklatur

Längste Kohlenstoffkette als Stammname, niedrigste Lokanten für Substituenten, alphabetische Reihenfolge. Die Endung zeigt die Stoffklasse, etwa -an, -en, -ol, -al, -säure.

Markovnikov-Regel

Bei elektrophiler Addition von HX an ein Alken bindet das Proton an den wasserstoffreicheren Kohlenstoff. Grund ist die Stabilität des intermediären Carbokations.

S_N1 und S_N2

S_N1 verläuft über ein Carbokation, ist erster Ordnung und racemisiert; S_N2 ist konzertiert, zweiter Ordnung und kehrt die Konfiguration um.

Cis-trans-Isomerie

Stereoisomerie an Doppelbindungen oder Ringen durch unterschiedliche räumliche Anordnung gleicher Gruppen. E/Z bezeichnet die Priorität nach CIP-Regeln eindeutig.

Veresterung

Carbonsäure und Alkohol bilden säurekatalysiert einen Ester und Wasser. Das Gleichgewicht wird durch Wasserentzug auf die Produktseite verschoben.

Fehling-Probe

Nachweis von Aldehyden durch Reduktion von Cu(II) zu rotem Cu(I)-oxid beim Erwärmen. Ketone und die meisten anderen Stoffklassen reagieren nicht.

Hybridisierung

sp³ ergibt Tetraeder mit 109,5°, sp² ergibt trigonal planare 120°, sp ergibt lineare 180°. Sie erklärt Bindungswinkel und Reaktivität organischer Verbindungen.

Wasserstoffbrückenbindung

Anziehende Wechselwirkung zwischen H an O, N oder F und einem freien Elektronenpaar. Sie erklärt hohe Siedepunkte von Alkoholen und Carbonsäuren.

IR-Absorption

Schwingungsanregung durch Infrarotstrahlung. Charakteristisch sind O–H breit bei 3200–3600, C=O bei 1700–1750 und C=C bei 1600–1680 Wellenzahlen.

NMR-Signalanzahl

Jede Gruppe nichtäquivalenter Wasserstoffatome ergibt ein Signal. Die Fläche unter dem Signal entspricht dem Protonenverhältnis, die Verschiebung der elektronischen Umgebung.

Molekülion

Signal höchster Masse im Massenspektrum, das die Molmasse liefert. Fragmente entstehen durch Bindungsbruch, etwa M−15 durch Abspaltung einer Methylgruppe.

Zwitterion

Teilchen mit gleichzeitig positiver und negativer Ladung, typisch für Aminosäuren. Am isoelektrischen Punkt liegt es überwiegend ungeladen vor.

Titrationsgleichung

c₁·V₁/z₁ = c₂·V₂/z₂ verknüpft Maßlösung und Probe über die stöchiometrische Wertigkeit. Sie liefert die unbekannte Konzentration aus dem Verbrauch.

Verdünnungsgesetz

c₁·V₁ = c₂·V₂ gilt beim Verdünnen, weil die gelöste Stoffmenge konstant bleibt. Die Konzentration sinkt proportional zum Volumenanstieg.

Ausbeute und Atomökonomie

Ausbeute ist der Quotient aus erhaltener und theoretischer Stoffmenge in Prozent. Atomökonomie bewertet, welcher Anteil der Eduktmasse im Zielprodukt landet.

Systematischer Fehler

Konstanter Fehler durch falsch kalibrierte Geräte, unreine Reagenzien oder Ablesefehler. Er lässt sich durch Kalibrierung und Kontrollversuche aufdecken, nicht durch Wiederholung.

Sicherheitsregeln im Labor

Schutzbrille tragen, im Abzug mit Halogenen und Lösungsmitteln arbeiten, Säure in Wasser geben. Vorratsflaschen nie mit entnommenem Material zurücksetzen.