Rainer Steiger

Lösung:

Im Prinzip geht es darum, dass geguckt wird, ob und welche der ZMK's der betreffende Stoff machen kann. Je mehr (verschiedene) ZMK's gebildet werden können, desto höher liegt auch sein Schmelz- resp. Siedepunkt. Es kann aber nicht auf den absoluten ('konkrete Zahl') Schmelz- resp. Siedepunkt geschlossen werden. Es können nur Vergleiche zwischen den verschiedenen Stoffe gemacht werden

Lösung:

Das Wort ZMK ist eine Abkürzung für den Begriff Zwischenmolekulare Kräfte. Beachte, dass es wie im Wort gesagt um die Kräfte zwischen den Molekülen geht und nicht um die Kräfte innerhalb eines Moleküls. Je stärker diese Kräfte zwischen zwei Molekülen ist, desto schwerer kann ein einzelnes Molekül die Gemeinschaft verlassen (z.B. also verdampfen).
Und umgekehrt kann gesagt werden, je schwächer die ZMKs sind, umso kleiner wäre z.B. der Schmelzpunkt oder Siedepunkt. Die ZMK's sind praktisch, um qualitativ eine grobe Abschätzung der Mischbarkeiten, Siedepunkte, Fliesseigenschaften etc. von Molekülen machen zu können.

Lösung:

Eigenschaft	Diamant	Graphit
Aussehen	farblos / durchsichtig	schwarz – glänzend
Härte	sehr hart	weich
Spaltbarkeit	schwer	leicht
elektrische Leitfähigkeit	keine	gut
Dichte	3.5	2.3
Schmelztemperatur	schmilzt nicht	3700℃
Verwendung	Schmuck, Bohren	Schmiermittel, Elektroden, Bleistiftminen

Lösung:

1. a) vier
2. b) Atombindungen
3. c) Härte
4. d) elektrischen Strom
5. e) Schichten
6. f) drei
7. g) 120 Grad
8. h) elektrische Leitfähigkeit
9. i) verschieben
10. j) weich

Lösung:

.. siehe Antwort zur ähnlichen Frage unter Atombau, Polarität bestimmen

Lösung:

Im ersten Schritt geht es darum, das Molekül korrekt zu zeichnen, inklusive Bindungswinkel. Danach wird jede Bindung einzeln betrachtet und aufgrund der EN-Werte der beteiligten Atom die Polaritätsrichtung entschieden. Dies indem vom elektropositiveren Atom zum elektronegativeren Atom die Polaritätsrichtung definiert sei. Im dritten Schritt werden die gezeichneten Pfeile ('Vektoren') addiert. Ergibt eine resultierende Kraft, so weist das Molekül einen (permanenten) Dipol auf. Oder auch anders gesagt: es ist polar. Als Vereinfachung gelte, dass C-H Bindungen üblicherweise für die Entscheidung nicht hinzu gezogen werden müssen, da die EN-Werte der C resp. H-Atome praktisch identisch sind.

Lösung:

Dieser Wert entspricht schlussendlich einem Verhalten (:Elektronen einer kovalenten Bindungen an sich zu ziehen) und wird experimentell bestimmt. Der höchste Wert findet man für das Element Fluor und wurde (mehr oder weniger) willkürlich auf den Wert 4.0 angesetzt. Der EN-Wert ist im Periodensystem angegeben. Für Kohlenstoff beträgt dieser Wert ca. 2.5. Die Werte können sich je nach Periodensystem geringfügig unterscheiden.

Lösung:

So kurz die Frage so lang die Antwort. Die Bestimmung der Formalladung bedarf der Klärung einiger Fragen:

1. Situation A: Wie viele Valenzelektronen ('VE') haben alle beteiligten Atome wenn sie isoliert (ohne Bindung) sind. Kohlenstoff hat 4 VE, Stickstoff 5 VE, Wasserstoff 1 VE
2. Situation B: Von der aktuellen Situation (Atome kovalent untereinander gebunden) wird eine Elektronenbilanz für jedes Atom erstellt: die nicht bindenden Elektronenpaare ergeben jeweils zwei Elektronenn, jede kovalente Bindung gibt zur Elektronenbilanz jeweils ein Elektron.
3. Nun werden beide Situationen A resp. B miteinander verglichen. Bilde nun die Differenz (der Elektronen) zwischen A und B, oder genauer: A-B. Das Resultat entspricht der Formalladung.
4. Beispiel: Ozon, O-Atom aussen, rechts: A: 6, B: 6, A-B = 0, d.h. das das rechte O-Atom keine Formalladung aufweist. Mittleres Atom: A: 6, B: 5, A-B=+1, dh. dass das mittlere O-Atom hätte eine (einfache) positive Ladung. O-Atom links: A: 6, B:7, A-B=-1, d.h., dass das linke O-Atom einen (einfache) negative Ladung hätte.

Lösung:

Lösungshinweis: die Abfolge der Atome lautet H-O-N=C=O
Aufgabe by Pablo

Lösung:

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Lösung:

Ein Wasserstoffatom hat ein Valenzelektron und kann somit genau eine Bindung eingehen. Für Profis: Mehrzentrenbindungen werden nicht behandelt. 🙂

Lösung:

Atom	Anzahl p,e–	Elektronenkonfiguration
C	6p, 6e–	1s2 2s2 2p2
N	7p, 7e–	1s22s22p3
Cu	29p, 29e–	1s22s22p63s23p64s23d9
Na+	11p, 10e–	1s22s22p6
O2-	8p, 10e–	1s22s22p6
Ca2+	20, 18e–	1s22s22p63s23p6
	31e–	1s22s22p63s23p64s23d104p1

Hinweis: ein Blick auf ein PSE zeigt eventuell eine andere Elektronenkonfiguration. Kupfer weist üblicherweise folgende Elektronenkonfiguration auf:
Cu: 29p, 29e^– → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰. Die unterschiedliche Besetzung der äussersten Orbitale (d¹⁰) kommt aufgrund weiterer Betrachtungen der Orbitalenergien. Solche Überlegungen / Betrachtungen sind aber erst Gegenstand der Uni-ETH.

Lösung:

noch zu tun

Lösung:

1. C: 6 e^– insgesamt, Schalen n=1: 2e^–, n=2: 4e^–
       Valenzelektronen: 4
2. Mg: 12 e^– insgesamt, Schalen n=1: 2e^–, n=2: 8e^–, n=3: 2e^–
       Valenzelektronen: 2
3. P: 15 e^– insgesamt, Schalen n=1: 2e^–, n=2: 8e^–, n=3: 5e^–
       Valenzelektronen: 5
4. Ar: 18 e^– insgesamt, Schalen n=1: 2e^–, n=2: 8e^–, n=3: 8e^–
       Valenzelektronen: 8

Lösung:

Das wären die Valenzelektronen.

Lösung:

Die Valenzelektronen sind diejenigen Elektronen, welche sich in der äussersten Schale befinden. Diese Anzahl kann aus dem Periodensystem entnommen werden, indem z.B. von links nach rechts gezählt wird. So weist z.B. Stickstoff 5 Valenzelektronen auf. Insgesamt hat es übrigens, da die Ordnungszahl 7 ist, 7 Protonen und somit im neutralen Zustand 7 Elektronen. Diese gesamte Zahl an Elektronen ist aber nicht zu verwechseln mit den Elektronen, welche sich nur in der äussersten Schale befinden: die Valenzelektronen.

Lösung:

Noch nichts gemacht, siehe aber Unterricht

Lösung:

Eine vierfache Ladung bewirkt eine vierfach stärkere Kraft. Wenn gleichzeitig aber noch der Abstand verdreifacht wird, so verändert sich aufgrund des Coulombschen Gesetzes die Anziehungskraft auf einen Neuntel und insgesamt hat man 4/9 der ursprünglichen Kraft.

Die ganze Situation mathematischer dargestellt: F_a sei die Kraft, welche vor der Veränderung wirkt, F_b die Kraft nach der Veränderung.

1. F_a =k·Q₁·Q₂ / x²
2. F_b =k·4·Q₁·Q₂ / (3x)²
       = k·4·Q₁·Q₂ / (9·x²)
       = k·4·Q₁·Q₂ / x² · 1/9
       = F_a · 4/9

Lösung:

Bei gleichen Ladungen wirkt eine abstossende Kraft. Nach dem Coulomb-Gesetz verringert sich diese Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands. Wenn der Abstand verdreifacht wird, reduziert sich die Kraft auf ein Neuntel.

Die ganze Situation mathematischer dargestellt: F_a sei die Kraft, welche vor der Veränderung wirkt, F_b die Kraft nach der Veränderung.

1. F_a =k·Q₁·Q₂ / x²
2. F_b =k·Q₁·Q₂ / (3x)²
       = k·Q₁·Q₂ / (9·x²)
       = k·Q₁·Q₂ / x² · 1/9
       = F_a · 1/9

Lösung:

Wenn der Abstand zwischen zwei Ladungen nach dem Coulombgesetz halbiert wird, erhöht sich die Kraft zwischen ihnen um das Vierfache. Dies liegt daran, dass die Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands ist. Daher, wenn der Abstand halbiert wird (Abstand wird zu 1/2), wird der Kehrwert des Quadrats dieses Bruchteils (also 2² = 4) die neue Kraft im Verhältnis zur ursprünglichen Kraft sein.

Die ganze Situation mathematischer dargestellt: F_a sei die Kraft, welche vor der Veränderung wirkt, F_b die Kraft nach der Veränderung.

1. F_a =k·Q₁·Q₂ / x²
2. F_b =k·Q₁·Q₂ / (0.5·x)²
       = k·Q₁·Q₂ / (0.5²·x²)
       = k·Q₁·Q₂ / (0.25·x²)
       = k·Q₁·Q₂ / x² · 4
       = 4·F_a

Lösung:

Laut dem Coulomb-Gesetz ist die Kraft zwischen den Ladungen direkt proportional zum Produkt der Ladungen. Wenn die Ladung eines Teilchens verdreifacht wird, erhöht sich die Kraft zwischen den Teilchen um das Dreifache.

Die ganze Situation mathematischer dargestellt: F_a sei die Kraft, welche vor der Veränderung wirkt, F_b die Kraft nach der Veränderung.

1. F_a =k·Q₁·Q₂ / x²
2. F_b =k·3·Q₁·Q₂ / x²
       = 3·k·Q₁·Q₂ / x²
       = 3· F_a

Lösung:

Die beiden Teilchen haben von der Ladungsgrösse her gesehen die gleiche Ladung, jedoch sind diese Grössen vom Vorzeichen her gesehen entgegengesetzt. Protonen sind positiv geladen, Elektronen negativ. Daher ziehen sich diese beiden Teilchen an.

Lösung:

Das Coulombgesetz besagt, dass die Kraft zwischen zwei Ladungen direkt proportional zum Produkt der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist. Wenn der Abstand zwischen den Ladungen verdoppelt wird, dann wird die Kraft um einen Faktor von 1/4 reduziert, Oder: wenn also der Abstand verdoppelt wird, ist die neue Kraft ein Viertel der ursprünglichen Kraft.

Die ganze Situation mathematischer dargestellt: F_a sei die Kraft, welche vor der Veränderung wirkt, F_b die Kraft nach der Veränderung.

1. F_a =k·Q₁·Q₂ / x²
2. F_b =k·Q₁·Q₂ / (2x)²
       = k·Q₁·Q₂ / (4x²)
       = k·Q₁·Q₂ / x² · 1/4
       = F_a · 1/4

Lösung:

1. Isotop I: ¹⁰⁷Ag, 106.906 u, x %
2. Isotop II: ¹⁰⁹Ag, 108.905 u, y %
3. x % + y % = 100 %
4. y % = 100 % – x %
5. PSE: m(₄₇Ag) = 107.8662 u
6. x·106.906 u + (1-x)·108.905 u = 107.8662 u
7. nicht verlangt, aber als Übung, nach x auflösen ergäbe einen Wert von 51.966% für das Isotop I
       und 48.034% für das Isotop II

Lösung:

1. Häufigkeit Isotop I: x, wobei x eine Zahl zwischen 0 (0%) und 1 (100%) wäre
2. Häufigkeit Isotop II: x
3. Somit hat das Isotop III die Häufigkeit (1-2x)
4. Zu erwartendes Molmasse: x·M(Isotop I) + x·M(Isotop II) + (1-2x)·M(Isotop III)

Lösung:

Häufigkeit des zweiten Isotops: 100 – 50.65% = 49.35%
Somit: 0.5065·78.918338 u + 0.4935· x u = 79.904 u
x = 80.9156 u resp. 80.9156 g/mol

Lösung:

m(Cl) = 0.7577·34.969 u + (1-0.7577)·36.966 u = 35.4528731 u
Die durchschnittliche Masse eines Chloratoms beträgt 35.4528 u resp. ein Mol hätte die Masse von 35.4528 Gramm. Beachte: auch wenn man noch so gut in der Natur sucht, nie wird man ein solches Atom finden. Entweder haben die Chloratome die Masse von 34.969 u oder die Masse von 36.966 u.

Lösung:

1. 0.9894·12 u + 0.0106·13.003355 u = 12.010635 u
2. Der theoretische Wert ('PSE') liegt bei 12.0107 u resp. 12.0107 g/mol. Der kleine Unterschied liegt in gerundeten Werten der Häufigkeiten
3. 0.9894·12 u+ 0.0106·13 u = 12.0106 u

Lösung:

Aus dem Periodensystem ergibt sich die durchschnittliche Masse des Siliciums; 28.09 g/mol resp. die Masse pro hypotetischem Siliciumatom.
x = Häufigkeit in % von ²⁸Si, y = Häufigkeit in % von ²⁹Si
Gleichung 1: x + y + 3.1 = 100
Gleichung 2: (x·27.9769u + y·28.9765u + 3.1·29.9738u) / 100 = 28.09u
x und y mit Gleichungen 1 und 2 bestimmen. x = 92.2 %; y = 4.7%

Lösung:

1. H₂ + Br₂ ⇄ 2 · HBr
2. Es gibt 4 verschiedene mögliche Paare:
       ¹H-⁷⁹Br, ¹H-⁸¹Br, ²H-⁷⁹Br und ²H-⁸¹Br
3. M(¹H-⁷⁹Br) = 80 g/mol, M(¹H-⁸¹Br) = 82 g/mol, M(²H-⁷⁹Br) = 81 g/mol, M(²H-⁸¹Br) = 83 g/mol
       leichtes Molekül ¹H-⁷⁹Br, schwerstes Molekül ²H-⁸¹Br

Lösung:

Die Protonen und Elektronenzahl ist immer gleich, aber die Neutronenzahl ist verschieden. Die chemischen Eigenschaften der drei Isotope sind gleich, nur der Kern ist unterschiedlich schwer. Dadurch ergeben sich unterschiedliche physikalische Eigenschaften

Lösung:

Die gleiche Masse heisst somit schlussendlich, dass die Nukleonenzahl gleich wäre. Es gibt hunderte verschiedenen Lösungen, z.B.:

1. m(¹³C) = m(¹³N)
2. m(¹³C) = m(¹³O)
3. m(⁴He) = m(⁴Li)

Beachte, dass …: die Elemente verschieden sind (Anzahl p verschieden)

Lösung:

Die Isotope (eines Elements) haben die gleiche Anzahl Protonen, die Anzahl der Neutronen ist aber unterschiedlich.

Lösung:

Die Notation H²⁺ ist falsch.
Zur Erinnerung: ein Wasserstoffatom (H) weist ein Proton sowie ein Elektron auf. Gibt das Wasserstoffatom ein Elektron ab, so erhält man ein Wasserstoffion, H⁺, mit total also 1 Proton sowie 0 Elektronen. Weitere Elektronen können also nicht abgegeben werden, so dass ein H²⁺ erhalten werden würde.

Lösung:

Anzahl …	Protonen	Neutronen	Elektronen
31H	1	2	1
52He	2	3	2
13C	6	7	6
234U	92	142	92
13C2+	6	7	4
34S2-	16	18	18
4He2+	2	2	0
17O	8	9	8
200Au+	79	121	78
78Br–	35	43	36

Lösung:

Die Angabe steht für zwei 'Ansichten':
— die Masse eines (einzelnen!) Atoms, z.B. beim Kohlenstoff wäre dies 12.0107 u ('units') (oder umgerechnet in Gramm: 12.0107·1.66·10^-24 g = 1.99378·10^-23 g )
— die Masse eines Mols (=6.022·10²³) Atome, z.B. Kohlenstoff 12.0107 Gramm.

Lösung:

Diese Anzahl (muss übrigens eine ganze Zahl sein!) entspricht der Summe der Protonen sowie Neutronen eines Atoms. Oder kurz:
Anzahl(p) + Anzahl(n) = Nukleonenzahl
Diese Anzahl kann aus dem (kleinen) üblichen Periodensystem NICHT abgelesen werden. Die Nukleonenzahl steht definitionsgemäss oben links beim Elementsymbol.

Beispiel: ¹³C sei gegeben. Da die Rede von 'C' (also Kohlenstoff) ist, weiss man, dass 6 Protonen vorhanden sein müssen. (Jedes Kohlenstoffatom hat per Definition 6 Protonen). Aus der Differenz zwischen 13 und 6 errechnet sich die Anzahl der Neutronen: 7. Somit:

    Anzahl Protonen = 6

    Anzahl Neutronen = 7

    Nukleonenzahl = 13

Lösung:

Die Ordnungszahl auf dem PSE gibt die Antwort auf die Frage. Bei Gold wären dies 79 Protonen. Hinweis: Ein Atom kann auch 'Zwillinge' haben, nennen sich aber 'Isotope': die Anzahl der Protonen ist identisch, die Anzahl der Neutronen unterscheidet sich aber.

Lösung:

Protonen sind neben den Neutronen und Elektronen eines der Bestandteile des Atoms. Die Anzahl der Protonen definieren den Namen des Elements. Ein Atom mit (z.B.) 79 Protonen (und völlig unwichtig wie viele Neutronen und Elektronen es hat) wird immer Gold ('Au') genannt.

Lösung:

Hinweis: Normalbedingungen bei Gasen heisst: ein mol beansprucht 22.4 L
Somit gilt: n = 1, V = 22.4 L
Aus Dichte=m/V und n=m/M folgt: D=n·M/V

1. Dichte = m/V = n·N/V
       Dichte(CO₂)= 1mol·M(CO₂)/22.4 L = 44/22.4= 1.96 g/L
       Dichte(O₂) = 32/22.4 = 1.43 g/L
       Dichte(N₂) = 28/22.4 = 1.25 g/L
2. Luft bestehe zu 80% aus N₂ sowie 20% O₂
       Bestandteil N₂: 80% eines Mols: 0.8 mol
       Bestandteil O₂: 20% eines Mols: 0.2 mol
       Dichte(Luft) = (0.8·M(N₂)+0.2·M(O₂))/22.4 = (0.8·28+0.2·32)/22.4 = 1.29 g/L
3. Die Dichte von CO₂ beträgt 1.96 g/L, von der Luft 1.29 g/L. Somit ist CO₂ 'schwerer' wie die Luft und verdrängt somit das 'leichtere' O₂ (Dichte 1.43 g/L), die Flamme erstickt, da kein Sauerstoff zur Kerzenflamme dringen kann.

Lösung:

1. Dichte = m/V
2. d = 120 g / 110 ml = 1.09 g/ml

Lösung:

1. c = n/V resp. n = c·V
       n(Lösung) = c·V = 0.3 mol/l·0.15 l = 0.045 mol
       neues Volumen: 150 ml + 200 ml = 350 ml resp. 0.35 L
       c = n/V = 0.045 mol / 0.35 L = 0.129 mol/L
2. c = n/V resp. n = c·V
       n₁(Lösung) = c₁·V₁ = 0.3 mol/l·0.3 l = 0.09 mol
       n₂(Lösung) = c₂·V₂ = 0.5 mol/l·0.2 l = 0.1 mol
       neue n: n₁ + n₂ = 0.19 mol
       neues Volumen: 300 ml + 200 ml = 500 ml resp. 0.55 L
       c = n/V = 0.19 mol / 0.5 L = 0.38 mol/L
3. Zusätzliches Volumen: 2.0 L – 1.5 L = 0.5 L
       n₁(1.5 L Lösung) = c₁·V₁ = 0.15 mol/L·1.5L = 0.225 mol
       n₂(2.0 L Lösung) = c₂·V₂ = 0.3 mol/L·2L = 0.6 mol
       mit n=m/M resp. m(NaCl) =n·M(NaCl)
       M(NaCl) = 58.5 g/mol
       m₁(NaCl) =0.225 mol · 58.5 g/mol = 13.16 g
       m₂(NaCl) =0.6 mol · 58.5 g/mol = 35.1 g
       Zusätzliche Menge NaCl = 35.1-13.16 = ca. 22 Gramm

Lösung:

1. c = n/V = m/M/V
       M(C₁₂H₂₂O₁₁) = 342 g/mol
       c = 7.7g/342g/mol / 0.15 L = 0.15 mol/L
2. Zusatzaufgabe:
3. n = m/M
       M(C₈H₁₀N₄O₂) = 194 g/mol
       · n = 0.08/194 = 0.000412 mol = 4.12·10^-4 mol
       · 1 mol = 6.022·10²³
       · 4.12·10^-4 mol → 2.48·10²⁰

Lösung:

1. Idee: ca. 60% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt, Erdradius ca. 6000 km, durchschnittliche Wassertiefe ca. 3 km
2. all diese Annahmen liefern ein Volumen von 0.814·10⁹ km³
3. Wikipedia hat fast das gleiche Volumen:
       V = 1.338·10⁹ km³ = 1.338·10²¹ Liter
       im folgenden wird mit dem Wikipedia-Wert weiter gerechnet
4. 1 g Au → n(Au)=1g/197g/mol= 1/197 mol
5. 1/197 mol ≙ 3.057·10²¹ Au-Atome
6. 3.057·10²¹ / 1.338·10²¹ = 2.28 Atome pro Liter

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