Rainer Steiger

Textantwort:

kein Text vorhanden, dafür Videosequenz

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Videoantwort:
Erklärung in Form eines Videos, Dauer 10:12

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Mitschrift:
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Textantwort:

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

Textantwort:

Das wären die Valenzelektronen. Was nun Valenzelektronen überhaupt sind resp. wie deren Anzahl bestimmt wird ist an einer anderen Stelle erklärt.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

1. Istotop 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

Textantwort:

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)

Textantwort:

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

Textantwort:

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.

Textantwort:

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

Textantwort:

Aus dem Periodensystem ergibt sich die durschnittliche Masse des Siliciums; 28.09 g/mol resp. die Masse pro hypotetischem Silzumatom.
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%

Textantwort:

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

Textantwort:

Die gleiche Masse heisst somit schlussendlich, dass die Nukkleonenzahl 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)

Textantwort:

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

Textantwort:

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.

Textantwort:

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

Textantwort:

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.
Hinweis: um die Umrechnungn nachzuvollziehen, müssten exakte Zahlen (1.660539040·10^-24) für das unit und

Textantwort:

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

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

Eine vierfache Ladung bewirkt eine vierfach stärktere 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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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.

Textantwort:

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
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

Textantwort:

1. Annamhe: 1 Liter Wasser sei 1.0 kg, der Rest also Kochsalz: 340 Gramm
2. n=m(NaCl)/M(NaCl) = 340g/58.5 g/mol = 5.81 mol
3. c = n/V = 5.81 mol / 1.0 L = 5.81 mol/L

Textantwort:

1. c = n/V = m/M/V
2. M(C₁₂H₂₂O₁₁) = 342 g/mol
3. c = 7.7g/342g/mol / 0.15 L = 0.15 mol/L
4. Zusatz
5. n = m/M
6. M(C₈H₁₀N₄O₂) = 194 g/mol
7. n = 0.08/194 = 0.000412 mol = 4.12·10^-4 mol
8. 1 mol = 6.022·10²³
9. 4.12·10^-4 mol → 2.48·10²⁰

Textantwort:

1. c = n/V = m/M/V
2. m = c·V·M
3. Magnesiumbromid = MgBr₂
4. M(MgBr₂) = 184.3 g/mol
5. m = 0.02 mol/L · 0.1 L · 184.3 g/mol
6. m = 0.3686 g

Es müssen also 0.3686 Gramm MgBr₂ eingewogen werden und soviel Wasser hinzugefügt werden, dass das Schlussvolumen 100 ml beträgt.

Textantwort:

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

Textantwort:

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

Textantwort:

1. Zusätzliches Volumen: 2.0 L – 1.5 L = 0.5 L
2. n₁(1.5 L Lösung) = c₁·V₁ = 0.15 mol/L·1.5L = 0.225 mol
3. n₂(2.0 L Lösung) = c₂·V₂ = 0.3 mol/L·2L = 0.6 mol
4. mit n=m/M resp. m(NaCl) =n·M(NaCl)
5. M(NaCl) = 58.5 g/mol
6. m₁(NaCl) =0.225 mol · 58.5 g/mol = 13.16 g
7. m₂(NaCl) =0.6 mol · 58.5 g/mol = 35.1 g
8. Zusätzlichge Menge NaCl = 35.1-13.16 = ca. 22 Gramm

Textantwort:

1. c = n/V resp. n = c·V
2. n₁(Lösung) = c₁·V₁ = 0.3 mol/l·0.3 l = 0.09 mol
3. n₂(Lösung) = c₂·V₂ = 0.5 mol/l·0.2 l = 0.1 mol
4. neue n: n₁ + n₂ = 0.19 mol
5. neues Volumen: 300 ml + 200 ml = 500 ml rsp. 0.55 L
6. c = n/V = 0.19 mol / 0.5 L = 0.38 mol/L

Textantwort:

1. c = n/V resp. n = c·V
2. n(Lösung) = c·V = 0.3 mol/l·0.15 l = 0.045 mol
3. neues Volumen: 150 ml + 200 ml = 350 ml rsp. 0.35 L
4. c = n/V = 0.045 mol / 0.35 L = 0.129 mol/L

Textantwort:

1. c = n/V = m/M/V
2. m = c·V·M
3. m = 0.02 mol/l · 0.01 l · 176.13 g/mol = 0.035 g

Textantwort:

1. c = n/V = m/M/V
2. c = 18g/180g/mol/0.12L = 0.833 mol/l

Textantwort:

1. c = n/V = m/M/V
2. c = 5g/58.5g/mol/1.0 L = 0.085 mol/l

Textantwort:

1. Hinweis: Es gilt zu beachten, dass die Dichte des C₁₅H₃₂ zu bestimmen wäre. Eine sehr kurze Internetrecherche gibt einen Wert von ca. 0.75 g/ml. Die Angabe macht Sinn, Diesel schwimmt auf dem Wasser.
2. Hinweis: Der Ausdruck '10 Liter Diesel werden verbraucht' gilt es derart zu interpretieren, dass der Diesel verbrannt wird. Dementsprechend gilt es die (ausgeglichene) Reaktionsgleichung aufzustellen. Wie üblich gilt, dass bei Verbrennungsreaktion – sofern möglich – Wasser und Kohlendioxid entstehen.

a) C₁₅H₃₂ + 23·O₂ → 15·CO₂ + 16·H₂O
Mit Dichte(C₁₅H₃₂) = 0.75 g/ ml ergeben sich bei 10 Liter: m(C₁₅H₃₂)=7.5 kg

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
C15H32	212	7500	7500/212 = 35.4
CO2	44	23349	15·35.4 = 530.6

Die Rechnung zeigt, dass ca. 23 kg CO₂ entstehen. Unter der Annahme, dass ca. 100 km mit 10 Liter Diesel gefahren werden können ergibt sich pro Kilometer ein CO₂ Ausstoss von ca. 230 Gramm. Das Resultat entspricht ziemlich gut den aktuellen Werten, welche moderne Motoren erbringen können.

b) Hinweis: Es gilt bei Normalbedingungen, dass irgendein Gas (also auch Kohlendioxid) pro mol 22.4 Liter beansprucht.
Somit wäre das Volumen 530.6 · 22.4 = 11885 Liter resp. circa 11.8 m³ resp. einem Würfel mit einer Seitenlänge von ca. 2.3m, komplett gefüllt mit CO₂.

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Videoantwort:
Erklärung in Form eines Videos, Dauer 9:06

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Textantwort:

1. Annahme: 1 Liter entspricht 1 kg (Dichte = 1.0 g/cm³). Somit 1000 ml 1000 Gramm. Also 54 Milliliter.
2. Bei Normalbedingungen (0℃ und Normaldruck) nimmt ein beliebiges Gas (auch Wasser in Form von Wasserdampf) pro Mol 22.4 Liter ein. Mit n = m/M(H₂O=) = 54 / 18 = 3 mol ergibt sich ein Volumen von 3·22.4=67.2 Litern.
3. Mit pV=nRT ergibt sich für (n = 1 mol) ein V = nRT/p = (1 mol · 8.314 JmolK · (273+70)K) / (3·101300 N/m²⁾ = 0.00938 m³ resp. 9.38 Liter (pro mol) und somit für 3 mol (siehe Aufgabe b) ein Volumen von 28.2 Liter.

Textantwort:

Die ausgeglichene Reaktionsgleichung lautet:
1·N₂ + 3·H₂ → 2·NH₃

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
NH3	17	51	3
H2	2	9	3/2·3 = 4.5
N2	28	42	3/2 = 1.5

Es werden somit 9 Gramm H₂ sowie 42 Gramm N₂ benötigt.

Textantwort:

1. Teil: ausgeglichene Reaktionsgleichung aufstellen:
         1·CH₄ + 2·O₂ ⇄ 1·CO₂ + 2·H₂O
2. Teil: Tabelle aufstellen:

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
CH4	16	64	64/16= 4
CO2	44	176	4
H2O	18	144	2·4=8

Hinweis: nicht verlangt, aber die benötigte Menge O₂ berechnet sich folgendermasssen:
Gemäss Reaktionsgleichung braucht es doppelt so viele Teilchen O₂ wie CH₄, also total 8 mol. M(O₂) = 32 g/mol. Somit total 8·32 = 256 Gramm O₂ notwendig.

Textantwort:

a) 2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
b) Tabelle:

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
H2O	18	100	100/18= 5.55
H2	2	2·5.55 = 11.1	5.55
O2	32	32·2.77 = 88.9	5.55 / 2 = 2.77

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Textantwort:

1. NaBr ⇄ Na + Br₂
       2·NaBr ⇄ 2·Na + Br₂
2. H₂ + O₂ ⇄ H₂O
       2 H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
3. N₂ + H₂ ⇄ NH₃
       N₂ + 3·H₂ ⇄ 2·NH₃
4. Al + Br₂ ⇄ AlBr₃
       2·Al + 3·Br₂ ⇄ 2·AlBr₃
5. C₆H₁₂O₆ + O₂ ⇄ H₂O + CO₂
       C₆H₁₂O₆ + 6·O₂ ⇄ 6·H₂O + 6·CO₂
6. CO + NO ⇄ CO₂ + N₂
       2·CO + 2·NO ⇄ 2·CO₂ + N₂
7. C₈H₁₈ + O₂ ⇄ CO₂ + H₂O
       2·C₈H₁₈ + 25·O₂ ⇄ 16·CO₂ + 18·H₂O
8. Fe₂O₃ + C ⇄ Fe + CO₂
       2·Fe₂O₃ + 3·C ⇄ 4·Fe + 3·CO₂
9. Fe₂O₃ + CO ⇄ Fe + CO₂
       Fe₂O₃ + 3·CO ⇄ 2·Fe + 3·CO₂
10. S + O₂ ⇄ SO₂
        S + O₂ ⇄ SO₂
11. SO₂ + O₂ ⇄ SO₃
        SO₂ + O₂ ⇄ SO₃
12. SO₃ + H₂O ⇄ H₂SO₄
        SO₃ + H₂O ⇄ H₂SO₄
13. Mg + O₂ ⇄ MgO
        2·Mg + O₂ ⇄ 2·MgO
14. Fe + O₂ ⇄ Fe₂O₃
        4·Fe + 3·O₂ ⇄ 2·Fe₂O₃
15. H₂ + O₂ ⇄ H₂O
        2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O

Textantwort:

Wasser: H₂O, Kohlendioxid: CO₂
Formulierung der Verbrennungsreaktion: 9·H₂O + 9·CO₂ ⇄ C₉H₁₈ + 13.5·O₂.
Unbekannte Substanz also C₉H₁₈ resp. x = 9

Textantwort:

1. C₆H₁₂O₆ + 6·O₂ ⇄ 6·CO₂ + 6·H₂O
2. 2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
3. 3·H₂ + 1·N₂ ⇄ 2 NH₃

Textantwort:

Verbrennen heisst eine Reaktion mit O₂, nach Möglichkeit entstehen Kohlendioxid und Wasser:
C₈H₁₈ +12.5·O₂ ⇄ 8·CO₂ + 9·H₂O
Wie kann dies überhaupt gelöst werden? Willkürlich wird von einem Teilchen C₈H₁₈ ausgegangen. Somit sind 8 C-Atome auf der linken Seite der Reaktionsgleichung vorhanden. Damit müssen aber auch 8 C-Atome auf der rechten Seite erscheinen. Da die C-Atome nur in das Kohlendioxid gehen müssen total 8 CO₂ vorhanden sein.
Analog mit den Wasserstoffatomen: auf der linken Seite kommen vom Oktan total 18 H-Atome. Die gehen alle zum Wasser, welches pro Molekül 2 H-Atome benötigt. Somit können maximal 9 Wassermoleküle gebildet werden.
Somit sind alle Koeffizienten auf der rechten Seite bestimmt. Damit ergibt sich aber auch die totale Anzahl der O-Atome, nämlich 8·2 + 9·1 = 25 O-Atome. Die kommen schlussendlich vom O₂ auf der linken Seite. Total lassen sich daraus 12.5·O₂ Moleküle bilden.

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Videoantwort:
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Textantwort:

1. pro ³H: 1p, 1e^–, 2n, ¹⁵O: 8p, 8e^–, 7n
       1·H₂O somit 10p, 10e^–, 11n
       7·H₂O: 70p, 70e^–, 77n
2. pro pro ¹³C: 6p, 6e^–, 7n … pro ²H: 1p, 1e^–, 1n, … pro ¹⁶O: 8p, 8e^–, 8n,
       1·C₆H₁₂O₆ somit 6·6+12·1+6·8=96p, 96e^–, 6·7+12·1+6·8=102n
       3·C₆H₁₂O₆: 288p, 288e^–, 306n

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