Bremen Abitur Chemistry cheat sheet

Säure-Base nach Brønsted: Säure = Protonendonator, Base = Protonenakzeptor; konjugierte Paare unterscheiden sich um genau ein H⁺.

pH = −lg c(H₃O⁺) für starke Säuren bei vollständiger Dissoziation; pOH = 14 − pH bei 25 °C (K_w = 10⁻¹⁴).

Schwache Säuren: K_S = c(H₃O⁺)·c(A⁻)/c(HA); für c₀ ≫ K_S gilt pH ≈ ½(pK_S − lg c₀).

Redox: Oxidation = Elektronenabgabe (Oxidationszahl steigt), Reduktion = Elektronenaufnahme; Elektronenbilanz vor dem Ausgleichen von O und H ausgleichen.

Elektrochemische Spannung: ΔE = E(Kathode) − E(Anode); freiwillig ablaufend nur bei ΔE > 0, Zellspannung aus Standardpotentialen gegen die Wasserstoffelektrode (E° = 0 V).

Nernst-Gleichung: E = E° + (0,059 V/z)·lg(c(Ox)/c(Red)) bei 25 °C; Konzentrationsänderungen verschieben das Potential logarithmisch.

Reaktionskinetik: Geschwindigkeitsgesetz v = k·c(A)^m·c(B)^n; Reaktionsordnung aus Experimenten bestimmen, nicht aus der Bruttogleichung ablesen.

Arrhenius: k = A·e^(−E_A/(R·T)); R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹, Temperaturerhöhung um 10 K erhöht v bei typischer E_A etwa um Faktor 2–4.

Gleichgewicht: K = Produkt der Produktkonzentrationen (mit Koeffizienten als Exponenten) geteilt durch Produkt der Eduktkonzentrationen; K > 1 bedeutet Produktseite begünstigt.

Hypothese muss falsifizierbar formuliert sein: Wenn-dann-Aussage mit messbarer abhängiger und gezielt veränderter unabhängiger Variable.

Variablenkontrolle: nur eine unabhängige Variable ändern, Störgrößen (Temperatur, Konzentration, Katalysator) konstant halten, Kontrollansatz mitführen.

Titration: Äquivalenzpunkt über stöchiometrisches Verhältnis n(Säure)/n(Base) berechnen; Indikator nach pH-Sprunglage wählen (Phenolphthalein 8,2–10,0; Methylorange 3,1–4,4).

Messunsicherheit: zufällige Fehler durch Mehrfachmessung und Mittelwert verringern, systematische Fehler durch Kalibrierung erkennen; Ergebnis mit signifikanten Stellen angeben.

Spektroskopie: Lambert-Beer-Gesetz A = ε·c·d; Extinktion proportional zur Konzentration, Kalibriergerade mit Standardlösungen erstellen.

Nachweisreaktionen: Flammenfärbung (Na gelb, K violett, Ca ziegelrot, Cu grün), BaCl₂ auf Sulfat, AgNO₃ auf Halogenide, Kalkwasser auf CO₂.

Auswertung: Messreihe grafisch auftragen, lineare Regression nur bei begründetem linearen Zusammenhang, Steigung mit Einheit als materialspezifische Größe interpretieren.

Sicherheit: Gefahrstoffkennzeichnung nach GHS beachten, Abzug bei flüchtigen organischen Lösungsmitteln, Schutzbrille und Handschuhe dokumentiert vor Versuchsbeginn.

Fachsprache präzise: Stoffbezeichnung, Teilchenebene und Formelzeichen trennen; Reaktionsgleichung mit Phasenangaben (s, l, g, aq) angeben.

Argumentationsstruktur: Behauptung – chemische Begründung mit Modell oder Daten – Schlussfolgerung; jede Wertung braucht Bezug auf Kriterien.

Bewertungskriterien explizit benennen: Umweltwirkung, Energiebilanz, Wirtschaftlichkeit, Toxizität, Recyclingfähigkeit, gesellschaftliche Akzeptanz.

Treibhauseffekt sachlich trennen: natürlicher Treibhauseffekt (H₂O, CO₂) und anthropogener Zusatzanteil (CO₂, CH₄, N₂O, FCKW) mit Treibhauspotential GWP.

Energiebilanz bewerten: Brennwert (inklusive Kondensationswärme) und Heizwert unterscheiden; Wirkungsgrad = Nutzenergie/Energieeinsatz.

Grenzwerte einordnen: MAK, ADI und Trinkwassergrenzwerte sind regulatorische Konventionen, keine naturgesetzlichen Schwellen.

Kreislaufwirtschaft: Atomökonomie und Ausbeute als Kennzahlen; Katalyse senkt Aktivierungsenergie, verändert aber nicht die Gleichgewichtslage.

Quellenkritik: Primärliteratur und Behördenquellen (UBA, ECHA) gegenüber populären Darstellungen abwägen; Zahlen mit Einheit, Bezugsjahr und Bezugsgröße zitieren.

Puffer: Henderson-Hasselbalch pH = pK_S + lg(c(A⁻)/c(HA)); optimale Pufferwirkung bei pH ≈ pK_S, Kapazität steigt mit Gesamtkonzentration.

Elektrolyse: Zersetzungsspannung = Summe der Abscheidungspotentiale plus Überspannung; Produkte über Standardpotentiale und Konzentrationsverhältnisse vorhersagen.

Galvanische Zelle im Alltag: Lithium-Ionen-Akku, Brennstoffzelle (H₂/O₂, E° ≈ 1,23 V), Bleiakku (E° ≈ 2,0 V pro Zelle); Energiedichte und Zyklenfestigkeit vergleichen.

Organische Reaktionsmuster: Substitution (Alkan, SN), Addition (Alken an Doppelbindung), Eliminierung, Veresterung (Carbonsäure + Alkohol, Katalyse durch H₂SO₄), Polymerisation.

Nachhaltige Synthese: Katalyse, lösungsmittelfreie Reaktionen, erneuerbare Rohstoffe und Atomeffizienz als Transferkriterien für industrielle Verfahren.

Wasserhärte und Enthärtung: Carbonathärte durch Erhitzen als CaCO₃ fällbar, Gesamthärte über Komplexometrie mit EDTA bestimmen.

Kunststoffe: Thermoplaste (lineare Ketten, schmelzbar), Duroplaste (vernetzt, nicht schmelzbar), Elastomere (weitmaschig vernetzt, elastisch); Polarität bestimmt Löslichkeit und Quellung.

Kohlenhydrate und Proteine: Fehling- und Tollens-Probe auf reduzierende Zucker, Biuret-Probe auf Peptidbindungen; Struktur-Eigenschafts-Beziehungen auf Funktionsebene übertragen.

Säure-Base nach Brønsted: Säure = Protonendonator, Base = Protonenakzeptor; konjugierte Paare unterscheiden sich um genau ein H⁺.

pH = −lg c(H₃O⁺) für starke Säuren bei vollständiger Dissoziation; pOH = 14 − pH bei 25 °C (K_w = 10⁻¹⁴).

Schwache Säuren: K_S = c(H₃O⁺)·c(A⁻)/c(HA); für c₀ ≫ K_S gilt pH ≈ ½(pK_S − lg c₀).

Redox: Oxidation = Elektronenabgabe (Oxidationszahl steigt), Reduktion = Elektronenaufnahme; Elektronenbilanz vor dem Ausgleichen von O und H ausgleichen.

Elektrochemische Spannung: ΔE = E(Kathode) − E(Anode); freiwillig ablaufend nur bei ΔE > 0, Zellspannung aus Standardpotentialen gegen die Wasserstoffelektrode (E° = 0 V).

Nernst-Gleichung: E = E° + (0,059 V/z)·lg(c(Ox)/c(Red)) bei 25 °C; Konzentrationsänderungen verschieben das Potential logarithmisch.

Reaktionskinetik: Geschwindigkeitsgesetz v = k·c(A)^m·c(B)^n; Reaktionsordnung aus Experimenten bestimmen, nicht aus der Bruttogleichung ablesen.

Arrhenius: k = A·e^(−E_A/(R·T)); R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹, Temperaturerhöhung um 10 K erhöht v bei typischer E_A etwa um Faktor 2–4.

Gleichgewicht: K = Produkt der Produktkonzentrationen (mit Koeffizienten als Exponenten) geteilt durch Produkt der Eduktkonzentrationen; K > 1 bedeutet Produktseite begünstigt.

Hypothese muss falsifizierbar formuliert sein: Wenn-dann-Aussage mit messbarer abhängiger und gezielt veränderter unabhängiger Variable.

Variablenkontrolle: nur eine unabhängige Variable ändern, Störgrößen (Temperatur, Konzentration, Katalysator) konstant halten, Kontrollansatz mitführen.

Titration: Äquivalenzpunkt über stöchiometrisches Verhältnis n(Säure)/n(Base) berechnen; Indikator nach pH-Sprunglage wählen (Phenolphthalein 8,2–10,0; Methylorange 3,1–4,4).

Messunsicherheit: zufällige Fehler durch Mehrfachmessung und Mittelwert verringern, systematische Fehler durch Kalibrierung erkennen; Ergebnis mit signifikanten Stellen angeben.

Spektroskopie: Lambert-Beer-Gesetz A = ε·c·d; Extinktion proportional zur Konzentration, Kalibriergerade mit Standardlösungen erstellen.

Nachweisreaktionen: Flammenfärbung (Na gelb, K violett, Ca ziegelrot, Cu grün), BaCl₂ auf Sulfat, AgNO₃ auf Halogenide, Kalkwasser auf CO₂.

Auswertung: Messreihe grafisch auftragen, lineare Regression nur bei begründetem linearen Zusammenhang, Steigung mit Einheit als materialspezifische Größe interpretieren.

Sicherheit: Gefahrstoffkennzeichnung nach GHS beachten, Abzug bei flüchtigen organischen Lösungsmitteln, Schutzbrille und Handschuhe dokumentiert vor Versuchsbeginn.

Fachsprache präzise: Stoffbezeichnung, Teilchenebene und Formelzeichen trennen; Reaktionsgleichung mit Phasenangaben (s, l, g, aq) angeben.

Argumentationsstruktur: Behauptung – chemische Begründung mit Modell oder Daten – Schlussfolgerung; jede Wertung braucht Bezug auf Kriterien.

Bewertungskriterien explizit benennen: Umweltwirkung, Energiebilanz, Wirtschaftlichkeit, Toxizität, Recyclingfähigkeit, gesellschaftliche Akzeptanz.

Treibhauseffekt sachlich trennen: natürlicher Treibhauseffekt (H₂O, CO₂) und anthropogener Zusatzanteil (CO₂, CH₄, N₂O, FCKW) mit Treibhauspotential GWP.

Energiebilanz bewerten: Brennwert (inklusive Kondensationswärme) und Heizwert unterscheiden; Wirkungsgrad = Nutzenergie/Energieeinsatz.

Grenzwerte einordnen: MAK, ADI und Trinkwassergrenzwerte sind regulatorische Konventionen, keine naturgesetzlichen Schwellen.

Kreislaufwirtschaft: Atomökonomie und Ausbeute als Kennzahlen; Katalyse senkt Aktivierungsenergie, verändert aber nicht die Gleichgewichtslage.

Quellenkritik: Primärliteratur und Behördenquellen (UBA, ECHA) gegenüber populären Darstellungen abwägen; Zahlen mit Einheit, Bezugsjahr und Bezugsgröße zitieren.

Puffer: Henderson-Hasselbalch pH = pK_S + lg(c(A⁻)/c(HA)); optimale Pufferwirkung bei pH ≈ pK_S, Kapazität steigt mit Gesamtkonzentration.

Elektrolyse: Zersetzungsspannung = Summe der Abscheidungspotentiale plus Überspannung; Produkte über Standardpotentiale und Konzentrationsverhältnisse vorhersagen.

Galvanische Zelle im Alltag: Lithium-Ionen-Akku, Brennstoffzelle (H₂/O₂, E° ≈ 1,23 V), Bleiakku (E° ≈ 2,0 V pro Zelle); Energiedichte und Zyklenfestigkeit vergleichen.

Organische Reaktionsmuster: Substitution (Alkan, SN), Addition (Alken an Doppelbindung), Eliminierung, Veresterung (Carbonsäure + Alkohol, Katalyse durch H₂SO₄), Polymerisation.

Nachhaltige Synthese: Katalyse, lösungsmittelfreie Reaktionen, erneuerbare Rohstoffe und Atomeffizienz als Transferkriterien für industrielle Verfahren.

Wasserhärte und Enthärtung: Carbonathärte durch Erhitzen als CaCO₃ fällbar, Gesamthärte über Komplexometrie mit EDTA bestimmen.

Kunststoffe: Thermoplaste (lineare Ketten, schmelzbar), Duroplaste (vernetzt, nicht schmelzbar), Elastomere (weitmaschig vernetzt, elastisch); Polarität bestimmt Löslichkeit und Quellung.

Kohlenhydrate und Proteine: Fehling- und Tollens-Probe auf reduzierende Zucker, Biuret-Probe auf Peptidbindungen; Struktur-Eigenschafts-Beziehungen auf Funktionsebene übertragen.