1 Zusatzmaterial 2 3.3 Massen und Stoffmengen Stöchiometrie: Sie befaßt sich mit Mengenverhältnissen der Elemente in Verbindungen und mit quantitativen Beziehungen von Elementen oder Verbindungen, die an chemischen Reaktionen beteiligt sind. Typische Fragestellungen: 1. Berechnung von molaren Molekülmassen / Formelmassen Beispiel Methan: CH4: M(CH4) = M(C) + 4 . M(H) = (12,011 + 4 . 1,008) g/mol = 16,043 g/mol 2. Berechnung der prozentualen Zusammensetzung a) Massenanteile (Massenprozente) oder b) Mengenanteile (Atomprozente) 3. Aufstellen von Reaktionsgleichungen 4. Ermittlung einer Formel aus Analysendaten 4 Das Periodensystem der Elemente (PSE) 4.1 Historisches ! Arbeiten von 1869 von Lothar Meyer (1830 – 1895) und Dmitri Mendelejew (1834 – 1907): Systematische Anordnung der Elemente nach zunehmender Atommasse, wodurch Eigenschaften der Elemente periodisch auftauchten. ! Erst 60 Elemente waren bekannt. ! Mendelejew hat Eigenschaften von unbekannten Elementen richtig vorhergesagt (Scandium, Gallium, Germanium). ! Probleme bei: Argon – Kalium Cobalt – Nickel Tellur – Iod Bei allen drei Paaren mußte aufgrund der chemischen Eigenschaften das schwerere Element vor dem leichteren einsortiert werden! ⇒ Das Ordnungsprinzip im PSE kann nicht die Masse sein! 2 4.2 Die Elektronenstruktur der Atome Quantenmechanische Beschreibung Historisches 1905: Planck und Einstein: E = hν Licht besteht aus Teilchen, den Photonen. Welle-Teilchen-Dualismus: Je nach der Art des Experiments kann man Elektronen einmal besser als Wellen oder besser als Teilchen beschreiben. Elektronen sind nicht mal Welle mal Teilchen, wir beschreiben sie nur so! 1924: de Broglie: h p Wellenlänge ist gleich der Planck-Konstante geteilt durch den Impuls. Jedes Objekt hat auch Wellencharakter. λ = 1926: Heisenbergsche Unschärferelation: Ort und Geschwindigkeit eines Teilchens sind nicht gleichzeitig genau bestimmbar. 1926: Schrödinger beschreibt die Elektronen als Wellen in Atomen. Die SchrödingerGleichung besitzt heute fundamentale Bedeutung für die Naturwissenschaften. Ergebnisse der quantenmechanischen Betrachtung Man unterscheidet die folgenden Quantenzahlen: 1. Hauptquantenzahl n: n = 1, 2, 3... (K-, L-, M-...Schale) Größe 2. Nebenquantenzahl l: l = 0, 1, 2, ... n – 1 s-, p-, d-, f-Orbital Form 3. Magnetquantenzahl ml: ml = -l, -(l – 1), ... +l 2l + 1 Zustände Orientierung Die durch die 3 QZ festgelegten Zustände (Wellenfunktion Ψn, l, ml) nennt man Atomorbitale. 4. Spinquantenzahl ms: Drehsinn ms = +1/2 oder –1/2