Chemie begreifen, Schulbuch

292 Oxidationszahl Die Oxidationszahl ist eine Ladung, die unter der Annahme der vollständigen Zerlegung eines Stoffteilchens entsteht. Das bindende Elektronenpaar wird jeweils dem Atom mit der größeren Elektronegativität zugeteilt. Der Vergleich mit der Zahl der Außenelektronen beim neutralen Atom zeigt die Ladung an. Die Oxidationszahl dient der Berechnung der abgegebenen oder aufgenommenen Elektronen . Sie steigt bei Oxidationen und sinkt bei Reduktionen . (Wird die Regel für die Oxidationszahlen konsequent angewendet, so zeigt sich: Bei Elementen ist sie stets 0, für Wasserstoffatome – außer in Hydriden – +1, für Sauerstoffatome – außer in Peroxiden und Fluorverbindungen – stets –2. Zusammengezählt ergeben alle Oxidationszahlen die Ladung des Stoffteilchens.) Periodensystem der Elemente (PSE) Im PSE sind alle Atome in Gruppen (Spalten) und Perioden (Zeilen) systematisch angeordnet, sodass Ähnlichkeiten sichtbar werden. Ursache der Ähnlichkeiten ist der Schalenbau der Elektronen hülle. (Statt 2er-, 6er-, 10er- und 14er-Block kann auch vom s-, p-, d- und f-Block gesprochen werden. Veraltet ist die Bezeichnung A- oder Hauptgruppenelemente für den 2er- und 6er- Block bzw. B- oder Nebengruppenelemente für den 10er- Block.) pH-Wert Der pH-Wert ist ein Maß für die Menge der Hydronium- Ionen (H 3 O + -Ionen) pro Liter Wasser. Er ist definiert als der negative dekadische Logarithmus (negative Hochzahl zur Basis 10) der molaren Konzentration der Hydronium- Ionen. Säuren produzieren im Wasser H 3 O + -Ionen und senken dadurch den pH-Wert. Basen zerstören H 3 O + - Ionen und vergrößern dadurch den pH-Wert. Die Messung des pH-Wertes erfolgt mit Indikatoren oder dem pH-Meter. Pufferlösungen können den pH-Wert weitgehend konstant halten. polar Moleküle bzw. Stoffe werden als polar bezeichnet, wenn sich mit Wasser Lösungen herstellen lassen. Ursache dafür sind unsymmetrisch angeordnete Teilladungen , die zu einer starken elektrischen Anziehung zwischen den Molekülen führen. Als Wasserstoffbrücken bezeichnet man elektrische Kräfte zwischen polaren Molekülen, die auf große Teilladungen von Wasserstoffatomen zurückzuführen sind. (Polare Moleküle kann man auch hydrophil nennen oder als permanente Dipole auffassen.) Prinzip von Le Châtelier Das Prinzip von Le Châtelier besagt: Eine Störung des dynamischen Gleichgewichts – eine Druck-, Temperatur- oder Konzentrationsänderung – begünstigt die Reaktion , die der Störung entgegenwirkt. Das Prinzip von Le Châtelier lässt sich weitgehend als Folge des Massenwirkungsgesetzes MWG erklären. Es gibt viele Möglichkeiten, die Rahmenbedingungen des MWG zu erfüllen. (Das Prinzip von Le Châtelier wird auch als Prinzip der Flucht vor einem äußeren Zwang bezeichnet.) Produkt Produkte sind die Endstoffe einer chemischen Reaktion . Sie müssen ein Mindestmaß an Stabilität besitzen. Protolyse Die Protolyse ist eine Reaktion zwischen einer Säure und einer Base . Jeweils zwei konjugierte Säure-Base-Paare stehen miteinander im dynamischen Gleichgewicht . Die Triebkraft einer Protolyse kann aus den Säurekonstanten K S berechnet werden. ( Stoffe , die zugleich als Base und als Säure reagieren, bezeichnet man als Ampholyte. Typisch für solche Stoffe ist die Autoprotolyse.) Proton Protonen sind positiv geladene Elementarteilchen , ca. 2000-mal schwerer als Elektronen und verursachen die Kernladung. Protonen werden auch als Wasserstoff- kationen bezeichnet und bei Säure-Base-Reaktionen ( Protolysen ) übertragen. Die Zahl der Protonen im Atomkern ist identisch mit der Nummer eines Atoms bzw. Elementes im PSE . (Die Protonenzahl im Kern wird auch als Kernladungszahl bzw. Ordnungszahl bezeichnet.) Reaktion Chemische Reaktionen sind stoffliche Veränderungen. Ursache dafür ist, dass Stoffteilchen zerstört werden und sich die Atome zu neuen Stoffteilchen kombinieren. Für jede Reaktion gelten die Erhaltungssätze für Masse, Ladung und Energie . Das Ausmaß einer Reaktion wird durch die Triebkraft bzw. die Gleichgewichtskonstante bestimmt. Reaktionsenergie Die Reaktionsenergie ∆ H ist eine Folge der unterschied- lichen Energieinhalte der Edukte und Produkte . Die Reaktionsenergie »steckt« zum größten Teil in den Bindungen . ∆ H wird in Joule und für den Mol umsatz einer Reaktion angegeben. (Streng genommen handelt es sich bei ∆ H um die molare Standard-Reaktionsenthalpie . Diese Größe bezieht sich auf 25 °C und den normalen Luftdruck von 1013 hPa. Die Reaktionsenthalpie berücksichtigt, dass bei chemischen Reaktionen – oft vernachlässigbare – Volumsausdehnungsarbeit geleistet wird.) Redoxreaktion Bei Redoxreaktionen werden Elektronen von einem Reduktionsmittel auf ein Oxidationsmittel übertragen. Jeweils zwei konjugierte Redoxpaare stehen miteinander im dynamischen Gleichgewicht . Die Triebkraft einer Redoxreaktion kann aus Standardpotenzialen berechnet werden. Reduktionsmittel – Reduktion Ein Reduktionsmittel ist ein Elektron enspender. Reduktionsmittel bewirken Reduktionen an anderen Stoffteilchen . Eine Reduktion ist der Vorgang der Elektronenaufnahme. Dabei wird die Oxidationszahl verkleinert. (Ein Reduktionsmittel wird auch als Elektronendonor oder Elektronendonator bezeichnet.) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv