ChemieGrundlegendes Anforderungsniveau

Energetische und kinetische Aspekte chemischer Reaktionen

Wie chemische Reaktionen Energie umsetzen und wie schnell sie ablaufen: Thermodynamik, Kalorimetrie, Katalyse und Reaktionsgeschwindigkeit.

• ·Innere Energie als Summe aus Kern-, chemischer und thermischer Energie, 1. Hauptsatz der Thermodynamik, Enthalpieänderung bei konstantem Druck, Standard-Bildungsenthalpie
• ·Kalorimetrische Bestimmung von Reaktionsenthalpien, Lösungsenthalpie als Summe aus Gitter- und Hydratationsenthalpie, Satz von Hess
• ·Einfluss eines Katalysators auf die Aktivierungsenergie, Modellvorstellung des Übergangszustands
• ·Reaktionsgeschwindigkeit als Änderung der Stoffmengenkonzentration pro Zeiteinheit, Einfluss von Temperatur, Druck, Konzentration und Katalysatoren mithilfe der Stoßtheorie

Chemisches Gleichgewicht

Wie sich chemische Gleichgewichte einstellen, wie ihre Lage mit dem Massenwirkungsgesetz beschrieben wird und wovon sie beeinflusst werden kann.

• ·Chemisches Gleichgewicht auf Stoff- und Teilchenebene, Notwendigkeit eines geschlossenen Systems, Ausgangs- und Gleichgewichtskonzentration
• ·Massenwirkungsgesetz: Aufstellen des Terms für die Gleichgewichtskonstante Kc, Aussagen zur Lage des Gleichgewichts
• ·Einfluss von Stoffmengenkonzentration, Druck und Temperatur auf den Gleichgewichtszustand (Prinzip von Le Chatelier), Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante, homogene und heterogene Katalyse in technischen Prozessen

Protonenübertragungsreaktionen

Säure-Base-Reaktionen nach Brönsted, der pH-Wert und seine Berechnung sowie Titrationen als quantitatives Verfahren.

• ·Säure-Base-Theorie nach Brönsted, Protolysegleichungen und korrespondierende Säure-Base-Paare, Neutralisationsreaktion, Säure-Base-Indikatoren bei Titrationen
• ·Berechnung der Stoffmengenkonzentration saurer und alkalischer Probelösungen aus Neutralisationsreaktionen, Massengehalt von Säuren in Alltagsprodukten
• ·Autoprotolyse des Wassers als Gleichgewichtsreaktion, Definition des pH-Werts
• ·Säurekonstante und Basenkonstante als spezielle Gleichgewichtskonstanten, Berechnung von pH-Werten starker und schwacher einprotoniger Säuren und Basen, pKS- und pKB-Werte

Elektronenübertragungsreaktionen

Redoxreaktionen als Elektronenübertragung, galvanische Zellen als Spannungsquellen, Korrosion und die Elektrolyse als Umkehrprozess.

• ·Redoxreaktionen als Elektronenübertragungsreaktionen, Oxidationszahlen und korrespondierende Redoxpaare, Redoxgleichungen als Teil- und Gesamtgleichungen, Donator-Akzeptor-Konzept, Redoxreihe der Metalle
• ·Bau und Funktionsweise galvanischer Zellen, elektrochemische Doppelschicht, Standard-Wasserstoffelektrode, Standard-Elektrodenpotenzial, Berechnung der Zellspannung unter Standardbedingungen
• ·Lokalelemente, Sauerstoff- und Säure-Korrosion, Korrosionsschutz durch eine Opferanode
• ·Bau und Funktionsweise von Elektrolysezellen, Elektrolyse als Umkehrung der Vorgänge in der galvanischen Zelle

Organische Verbindungen und ihre Reaktionswege

Reaktionsmechanismen und funktionelle Gruppen organischer Stoffklassen, von Alkanen über Alkene bis zu Estern.

• ·Reaktionsmechanismus der radikalischen Substitution an Alkanen und Halogenalkanen, IUPAC-Nomenklatur organischer Verbindungen
• ·Molekülstruktur von Alkenen und Alkinen, Struktur- und cis-trans-Isomerie, Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition, induktive Effekte
• ·Molekülstruktur und Nachweisreaktionen von Alkanolen (Benedict-Reagenz), Alkanalen, Alkanonen und Alkansäuren, deren funktionelle Gruppen
• ·Ester-Synthese und Molekülstruktur der Ester, inter- und intramolekulare Wechselwirkungen (London-Kräfte, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Wasserstoffbrücken) zur Erklärung von Siedetemperaturen und Löslichkeiten
• ·Reaktionstypen Substitution, Addition, Kondensation und Eliminierung anhand funktioneller Gruppen

Makromoleküle und Nanostrukturen

Aufbau und Eigenschaften von Kunststoffen sowie deren Recycling.

• ·Einteilung der Kunststoffe in Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere, Zusammenhang zwischen Eigenschaften und Molekülstruktur, Wertstoffkreislauf beim Kunststoffrecycling