Chemie 101

Chemie 101

Willkommen bei Chemistry 101, eine Einführung in die Chemie. Chemie 101 wird auf die wichtigen Themen der Chemie des ersten Jahres und darüber hinaus eingehen. Diese Chemie 101 Themen, die im Folgenden diskutiert werden, sind Materie, Atome, Moleküle, Zustände von Materie, Lösungen, Säuren und Basen, Oxidations-Reduktions-Reaktionen, Reaktionsgeschwindigkeiten und Gleichgewichte, Thermochemie und Stöchiometrie. Chemie beginnt mit der Einführung von der Materie, als Chemie ist das Studium der Materie. Die Atomtheorie lehrt, dass Materie aus reinen Substanzen besteht, die als Atome und Moleküle bekannt sind. Atome sind einzelne Elementarteilchen, wie Gold, Silber und Kalium. Moleküle sind chemische Kombinationen von zwei oder mehr Atomen, wie Wasser (H2O), Sauerstoff (O2) und Kohlendioxid (CO2). Materie kann auch aus Gemischen von Substanzen zusammengesetzt sein, beispielsweise einem Glas Orangensaft. Ein Glas Saft ist eine Mischung aus vielen verschiedenen Atomen und Verbindungen, die NICHT chemisch kombiniert sind. Da sie nicht chemisch kombiniert sind, können sie durch physikalische Mittel getrennt werden. Zum Beispiel, Wasser eine reine Substanz, kann aus Orangensaft entfernt werden, was Safthersteller tun, um Konzentrat zu machen.Chemistry 101 – AtomChemistry 101 führt das Konzept der Atome als Grundeinheiten der Materie. Atome sind jedoch nicht die kleinsten Einheiten der Materie. Vielmehr bestehen Atome aus Protonen und Neutronen, die im Kern eines Atoms untergebracht sind, und Elektronen, die den Kern umgeben. Protonen sind positiv geladen, Elektronen sind negativ geladen, und Neutronen besitzen keine Ladung. Atome unterscheiden sich voneinander aufgrund der Anzahl der Protonen in ihren Kernen. Zum Beispiel sind Atome mit nur einem Proton im Kern alle Wasserstoffatome. Atome mit 12 Protonen im Kern sind alle Kohlenstoffatome. Atome sind neutrale Teilchen, was bedeutet, dass sie keine Ladung tragen. Daher haben Atome die gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen. Wie bereits erwähnt, wird die Identität eines Atoms durch die Anzahl der Protonen in seinem Kern bestimmt. Seine chemischen Eigenschaften – mit anderen Worten, mit was es reagiert – wird durch die Anzahl der Elektronen in seinem äußersten Energieniveau bestimmt. Elemente bestehen aus einem Atomtyp. Zum Beispiel besteht eine Probe des Elementes Gold aus weit mehr als einer Billion Goldatomen. Elemente sind in einem Periodensystem organisiert. Sie sind in der Tabelle horizontal durch eine zunehmende Anzahl von Protonen und vertikal durch wiederkehrende chemische Eigenschaften organisiert. Elemente in der gleichen vertikalen Spalte, die auch als Gruppe bekannt sind, besitzen ähnliche chemische Eigenschaften. Chemie 101 definiert Moleküle als Kombinationen von mehr als einem Atom, die chemisch miteinander verbunden sind. Die Art der Bindungen, die zwischen den Atomen gebildet werden, wird durch ihre chemischen Eigenschaften bestimmt, die letztlich durch die Anzahl der Elektronen in ihren äußersten Energieniveaus bestimmt werden. Atome bilden Bindungen, um ihre äußersten Energieniveaus mit Elektronen zu füllen. Moleküle haben volle äußerste Energieniveaus. Edelgase, die nicht-reaktive Gase wie Helium und Neon sind, bilden keine Moleküle, weil sie bereits die äußersten Energieniveaus voll haben. Die Stärke der Bindungen, die Atome zusammen bilden, bestimmt die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Moleküls, wie etwa den Zustand der Materie – ob fest, flüssig oder gasförmig – und Schmelz- und Siedepunkte. Chemie 101 beschreibt die drei Zustände der Materie, in denen Atome und Moleküle existieren – fest, flüssig und gasförmig. Festkörper haben dichtere und kompaktere Molekülstrukturen als Flüssigkeiten, die engere Molekularstrukturen als Gase haben. Gasmoleküle existieren sehr weit voneinander entfernt und interagieren so wenig wie möglich miteinander. Sie interagieren miteinander, wie von der Kinetischen Molekulartheorie vorhergesagt, die besagt, dass sie sich in geraden Linien bewegen und zufällig miteinander kollidieren. Gase expandieren im Volumen mit zunehmender Wärme und abnehmendem Druck und verringern ihr Volumen mit abnehmender Wärme und steigendem Druck. Chemistry 101 – Solutions Chemistry 101 definiert eine Lösung als homogene Mischung aus zwei oder mehr Substanzen, die in einer einzigen Phase existiert, wie z die flüssige Phase. Der gelöste Stoff ist die Substanz, die in der geringeren Menge vorhanden ist, und das Lösungsmittel in der größeren Menge. Zum Beispiel ist Salz in einer Lösung von Salzwasser der gelöste Stoff und Wasser ist das Lösungsmittel. Lösungen, in denen Wasser das Lösungsmittel ist, sind als wässrige Lösungen bekannt. Lösungen folgen dem Sprichwort, “wie löst sich auf”, was bedeutet, dass gelöste Stoffe und Lösungsmittel mit ähnlicher Polarität – positive und negative Bereiche – sich gegenseitig auflösen, während gelöste Stoffe und Lösungsmittel, in denen einer polar und einer unpolar ist, sich nicht gegenseitig auflösen . Öl und Wasser vermischen sich nicht, weil Öl unpolar ist, positive und negative Bereiche fehlen und Wasser polar ist. Chemie 101 beschreibt nicht nur Atome und Moleküle, sondern vor allem auch die Reaktionen, denen sie ausgesetzt sind. Chemische Reaktionen sind Wechselwirkungen zwischen reinen Substanzen – entweder Atomen oder Molekülen -, die zur Umordnung von Atomen und Molekülen führen. Es ist wichtig anzumerken, dass Atome niemals in chemischen Reaktionen verloren gehen. Sie sind nur neu geordnet. Ein Beispiel für eine chemische Reaktion ist das Rosten von Eisen. Eisen reagiert mit Sauerstoff in der Luft, um Eisenoxid zu erzeugen.4Fe (s) + 3O2 (g) – 2Fe2O3 (s) Beachten Sie, dass auf der Reaktanden – (linken) Seite der Gleichung (“s “steht für solide”. Diese 4 Eisenatome reagieren mit 3 Sauerstoffgasmolekülen (Sauerstoff existiert in der Natur als zwei miteinander verbundene Sauerstoffatome), um 2 Moleküle Eisen (III) oxid zu bilden. Die gleiche Anzahl von Eisen- und Sauerstoffatomen existiert auf beiden Seiten der Gleichung, aber sie sind jetzt neu angeordnet. Das Umordnen von Atomen zu neuen Molekülen verändert ihre Eigenschaften völlig. Während Eisen ein Metall ist, ist Eisen (III) -oxid eine rötliche, pulverige Substanz. Chemie 101 – Säuren und Basen In Chemie 101 sind Säuren definiert als Moleküle, die Wasserstoffionen zur Lösung beitragen. Ein Wasserstoffion ist ein Wasserstoffatom, das sein einziges Elektron verloren hat. Je stärker eine Säure ist, desto mehr Wasserstoffionen werden der Lösung zugeführt. Das Maß für die Wasserstoffionenkonzentration ist als pH bekannt. pH ist der negative Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. Je kleiner der pH-Wert, desto mehr Wasserstoffionen in Lösung. Je größer der pH-Wert ist, desto weniger Wasserstoffionen existieren in Lösung. Basen sind Moleküle, die Wasserstoffionen aus der Lösung aufnehmen. Gleiche Mengen von gleich starken Säuren und Basen neutralisieren sich gegenseitig und produzieren Wasser und ein Salz. Chemie 101 – Oxidation – Reduktionsreaktionen Chemie 101 definiert Oxidations-Reduktionsreaktionen als chemische Reaktionen, bei denen Elektronen übertragen werden. Bei der Oxidation der Eisenreaktion, die wir zuvor untersucht haben, wurde festes Eisenmetall oxidiert, was bedeutet, dass es Elektronen verlor und Sauerstoff reduziert wurde, was bedeutet, dass es die Elektronen gewann, die Eisen verloren haben.4Fe (s) + 3O2 (g) – 2Fe2O3 (s) Elektrizität ist die Bewegung von Elektronen von höherer Konzentration zu niedrigerer Konzentration. Da bei Oxidations-Reduktions-Reaktionen eine Bewegung von Elektronen von einer Substanz zur anderen stattfindet, sind Oxidations-Reduktions-Reaktionen die Grundlage von Batterien. Die Oxidations- und Reduktionsreaktionen sind voneinander getrennt, und die Übertragung von Elektronen von der Oxidation zur Reduktion wird entlang eines Drahtes oder eines anderen externen Weges verschoben. Auf diese Weise wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Oxidations-Reduktions-Reaktionen können mit der Anwendung einer externen Energiequelle umgekehrt werden, um Metalle zu plattieren, wie zum Beispiel Verkupfern und Vergolden. Chemistry 101 – ThermochemistryChemistry 101 lehrt Thermochemie, die die Reaktionswärme beschreibt. In chemischen Reaktionen wird Energie weder erzeugt noch zerstört. Dies ist bekannt als das Gesetz der Erhaltung der Energie. Einige chemische Reaktionen erfordern einen Netto-Energieeintrag, bekannt als endotherme Reaktionen. Andere produzieren eine Nettoenergieabgabe, die als exotherme Reaktion bekannt ist. Chemische Kalt- und Heißpackungen, die Sie in der Apotheke kaufen, sind Beispiele für endotherme bzw. exotherme Reaktionen. Das Hinzufügen von Wärme zu einer Substanz erhöht ihre Energie. Die Partikel bewegen sich mehr mit dieser zusätzlichen Energie, die als Temperatur gemessen wird. Manchmal wird diese Wärme verwendet, um die Phase oder den Zustand einer Substanz, wie zum Beispiel schmelzendes Eis, zu verändern. Verschiedene Substanzen haben unterschiedliche spezifische Wärme, was bedeutet, dass sie unterschiedliche Mengen an Energie benötigen, um ihre Temperatur zu erhöhen. Zum Beispiel hat Wasser eine hohe spezifische Wärme. Es braucht viel Energie, um die Wassertemperatur zu erhöhen. Aus diesem Grund neigen die Gewässer dazu, ihre Temperatur zu halten. Metalle haben eine geringe spezifische Wärme, dh es braucht nicht viel Energie, um ihre Temperatur zu erhöhen. Ich würde lieber meine Hand in eine Tasse Wasser legen, die für 5 Minuten auf dem Ofen war, als ein Metallobjekt, das sich auf demselben Ofen befand. Chemie 101 – Reaktionsgeschwindigkeiten und Gleichgewichts-Chemie 101 lehrt auch Reaktionsgeschwindigkeiten und Gleichgewicht. Die Reaktionsrate ist ein Maß für die Konzentrationsänderung der Reaktanten (linke Seite der ausgeglichenen chemischen Gleichung) oder die Änderung der Konzentration der Produkte (rechte Seite der ausgeglichenen chemischen Gleichung) über die Zeit. Die Reaktionsgeschwindigkeit kann erhöht werden, indem die Konzentration der Reaktanten erhöht wird, die Temperatur erhöht wird, die Oberfläche der Reaktanten erhöht wird und ein Katalysator zugegeben wird. Ein Katalysator ist eine Substanz, die die Geschwindigkeit einer Reaktion beschleunigt, ohne in der Reaktion verbraucht zu werden. Enzyme sind biologische Katalysatoren. Einige chemische Reaktionen sind reversibel. In diesem Fall, wenn die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion gleich der Geschwindigkeit der umgekehrten Reaktion ist, wird gesagt, dass die Reaktion im Gleichgewicht ist. Ein System im Gleichgewicht widersteht Änderungen in seinem Gleichgewichtszustand. Dies ist als das Prinzip von Le Chatelier bekannt. Wenn beispielsweise mehr Reaktanten hinzugefügt werden, verschiebt sich das System, um mehr Produkte zu erstellen. Wenn mehr Wärme hinzugefügt wird, wird sich das System bewegen, um die Menge an Wärme zu reduzieren. Chemie 101 – Stöchiometrie Eine Studie über Chemie 101 ist nicht vollständig ohne eine Diskussion der Stöchiometrie. Stöchiometrie ist die quantitative Grundlage der Chemie. Chemische Reaktionen treten auf der atomaren Ebene auf, aber wir messen sie auf der makroskopischen Ebene, indem wir den 6,02 x 1023 Teilchen einer reinen Substanz den Wert von 1 Mol zuweisen. Ein Mol Kohlenstoff enthält 6,02 x 1023 Atome und wiegt 12 g. Während wir Atome nicht messen können, weil wir sie nicht sehen können, können wir 12 g Kohlenstoff messen. C6H12O6 + 6O2 – 6CO2 + 6H2OIn der obigen Reaktion reagiert 1 Molekül Glucose mit 6 Molekülen Sauerstoff zu 6 Molekülen Kohlendioxid und 6 Wassermoleküle. Da wir keine Moleküle sehen können, können wir diese Reaktion als Mol interpretieren. Denken Sie daran, dass ein Mol 6,02 x 1023 Teilchen entspricht. In diesem Fall reagiert 1 Mol Glucose mit 6 Mol Sauerstoff unter Bildung von 6 Molen von jedem Kohlendioxid und Wasser. Wir können das Gewicht eines Mols eines beliebigen Atoms aus dem Periodensystem erhalten. Glucose, C6H12O6, besteht aus 6 Molen Kohlenstoff mit einem Gewicht von jeweils 12 g, 12 Molen Wasserstoff, jeweils 1 Gramm Gewicht und 6 Molen Sauerstoff mit einem Gewicht von jeweils 16 Gramm. 1 Mol Glucose wiegt 180 Gramm. Durch Mischen von 180 Gramm Glucose mit 6 Mol O 2 oder 6 × 2 × 16 Gramm = 192 Gramm Sauerstoff erzeugen wir 6 Mole von jedem Kohlendioxid und Wasser.
Chemie ist eine quantitative Wissenschaft, die engagiertes Studium und Übung erfordert. Es ist ein lohnendes Unterfangen, denn die Materie ist die Grundlage aller lebenden und nicht lebenden Dinge. Besuchen Sie http://chemin10.com, um Chemistry 101, die Chemie des ersten Studienjahres, in leicht zu erlernenden 10-minütigen Videos mit Quiz, Forum und Online-Nachhilfe zu lernen. Lerne Chemistry 101 mit Chem in 10.

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