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Chemie fr Ingenieure von Hoinkis, Jan (eBook)

  • Erscheinungsdatum: 31.07.2015
  • Verlag: Wiley-VCH
eBook (ePUB)
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Chemie fr Ingenieure

1 Atombau und Periodensystem Das erste Kapitel führt uns zu den kleinsten Bestandteilen der stofflichen Welt, da Grundkenntnisse über deren Aufbau wichtig zum Verständnis vieler stofflicher Eigenschaften und Veränderungen sind. Besonders das wellenmechanische oder quantenmechanische Atommodell trägt dazu bei, später viele chemische Gesetzmäßigkeiten mühelos verstehen zu können. Dabei werden u. a. auch einige erkenntniskritische Überlegungen angestellt, denn die Erkenntnisse der Quantenmechanik haben seit Beginn dieses Jahrhunderts unser Weltbild vollkommen umgestaltet. Ein vertieftes Verständnis dieser Sachverhalte ermöglicht es dann, die uns umgebende Wirklichkeit besser begreifen zu können. 1.1 Bestandteile des Atoms Ein Atom besteht aus einem Atomkern und einer Elektronenhülle . Bei chemischen Reaktionen treten Veränderungen in der Elektronenhülle auf. Atomdurchmesser: Größenordnung 10-10m Atomkerndurchmesser: Größenordnung 10-14m
Der Kern enthält die elektrisch positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutralen Neutronen . Beide haben etwa die gleiche Masse und werden als Nukleonen bezeichnet (nucleus, lat. = Kern; Nukleonen = Kernbestandteile). Die Atomhülle wird aus den elektrisch negativ geladenen Elektronen gebildet. Nukleonen und Elektronen sind Elementarteilchen und besitzen die in Tab. 1.1 angegebenen Massen bzw. elektrischen Ladungen. Zum Vergleich, um sich die Größenverhältnisse besser vorstellen zu können: Wäre der Atomkern so groß wie ein Stecknadelkopf (ca. 1mm), hätte das Atom die Ausdehnung eines Fußballfelds (ca. 100m). Die Eigenschaften der Atome werden entscheidend durch die Außenelektronen bestimmt. Die Anzahl der Elektronen in der Hülle hängt aber ihrerseits von der Anzahl der Protonen im Kern ab, sodass letztlich die Protonenzahl das maßgebende Unterscheidungsmerkmal für die verschiedenen Atomarten darstellt. Hinsichtlich der Protonenzahl gibt es 103 verschiedene Atomarten 1) . Tab. 1.1 Elementarteilchen. Name Symbol Ruhemasse elektrische Ladung Einheiten Proton p+ 1,672 61 · 10-24 g +1,6 · 10-19 As, Ampèresekunden oder C, Coulomb Neutron n 1,674 92 · 10-24 g - Elektron e- 0,910 96 · 10-27 g -1,6 · 10-19 As, Ampèresekunden oder C, Coulomb
Stoffe, die nur aus einer dieser Atomarten mit jeweils der gleichen Protonenzahl bestehen, nennt man chemische Elemente . Man kennzeichnet die chemischen Elemente durch Symbole; diese sind Abkürzungen des lateinischen Namens, bestehend aus einem oder zwei Buchstaben, z.B. H für Hydrogenium (Wasserstoff); O für Oxygenium (Sauerstoff); N für Nitrogenium (Stickstoff); C für Carbonium (Kohlenstoff); S für Sulfur (Schwefel); Na für Natrium (deutsch ebenfalls Natrium); Fe für Ferrum (Eisen); Cu für Cuprum (Kupfer); Zn für Zincum (Zink); Sn für Stannum (Zinn); Hg für Hydrargyrum (Quecksilber) usw. Die im deutschen Sprachgebrauch üblichen Elementnamen sind mit den Elementsymbolen und der jeweiligen Protonenzahl im Kern (= Ordnungszahl) im Anhang A.4 zu finden. 1.2 Atomkerne Fast die gesamte Masse eines Atoms ist im Kern vereinigt. Der Kern erfüllt aber nur ca. ein Billionstel des gesamten Atomvolumens. Ein anschaulicher Vergleich: Die Atomkerne eines Eisenwürfels von 10m Kantenlänge ergäben, ohne die Elektronenhüllen dicht zusammengepackt, einen Würfel von weniger als 1mm3 Rauminhalt, aber mit einer Masse von 7900 t! Die Massen

Produktinformationen

    Format: ePUB
    Kopierschutz: AdobeDRM
    Seitenzahl: 770
    Erscheinungsdatum: 31.07.2015
    Sprache: Deutsch
    ISBN: 9783527684618
    Verlag: Wiley-VCH
    Größe: 11849 kBytes
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Chemie fr Ingenieure

1
Atombau und Periodensystem

Das erste Kapitel führt uns zu den kleinsten Bestandteilen der stofflichen Welt, da Grundkenntnisse über deren Aufbau wichtig zum Verständnis vieler stofflicher Eigenschaften und Veränderungen sind. Besonders das wellenmechanische oder quantenmechanische Atommodell trägt dazu bei, später viele chemische Gesetzmäßigkeiten mühelos verstehen zu können. Dabei werden u. a. auch einige erkenntniskritische Überlegungen angestellt, denn die Erkenntnisse der Quantenmechanik haben seit Beginn dieses Jahrhunderts unser Weltbild vollkommen umgestaltet. Ein vertieftes Verständnis dieser Sachverhalte ermöglicht es dann, die uns umgebende Wirklichkeit besser begreifen zu können.
1.1 Bestandteile des Atoms

Ein Atom besteht aus einem Atomkern und einer Elektronenhülle . Bei chemischen Reaktionen treten Veränderungen in der Elektronenhülle auf.
Atomdurchmesser: Größenordnung 10-10m Atomkerndurchmesser: Größenordnung 10-14m
Der Kern enthält die elektrisch positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutralen Neutronen . Beide haben etwa die gleiche Masse und werden als Nukleonen bezeichnet (nucleus, lat. = Kern; Nukleonen = Kernbestandteile). Die Atomhülle wird aus den elektrisch negativ geladenen Elektronen gebildet. Nukleonen und Elektronen sind Elementarteilchen und besitzen die in Tab. 1.1 angegebenen Massen bzw. elektrischen Ladungen. Zum Vergleich, um sich die Größenverhältnisse besser vorstellen zu können: Wäre der Atomkern so groß wie ein Stecknadelkopf (ca. 1mm), hätte das Atom die Ausdehnung eines Fußballfelds (ca. 100m).

Die Eigenschaften der Atome werden entscheidend durch die Außenelektronen bestimmt. Die Anzahl der Elektronen in der Hülle hängt aber ihrerseits von der Anzahl der Protonen im Kern ab, sodass letztlich die Protonenzahl das maßgebende Unterscheidungsmerkmal für die verschiedenen Atomarten darstellt. Hinsichtlich der Protonenzahl gibt es 103 verschiedene Atomarten 1) .

Tab. 1.1 Elementarteilchen.
Name Symbol Ruhemasse elektrische Ladung Einheiten Proton p+ 1,672 61 · 10-24 g +1,6 · 10-19 As, Ampèresekunden oder
C, Coulomb Neutron n 1,674 92 · 10-24 g - Elektron e- 0,910 96 · 10-27 g -1,6 · 10-19 As, Ampèresekunden oder
C, Coulomb
Stoffe, die nur aus einer dieser Atomarten mit jeweils der gleichen Protonenzahl bestehen, nennt man chemische Elemente . Man kennzeichnet die chemischen Elemente durch Symbole; diese sind Abkürzungen des lateinischen Namens, bestehend aus einem oder zwei Buchstaben, z.B. H für Hydrogenium (Wasserstoff); O für Oxygenium (Sauerstoff); N für Nitrogenium (Stickstoff); C für Carbonium (Kohlenstoff); S für Sulfur (Schwefel); Na für Natrium (deutsch ebenfalls Natrium); Fe für Ferrum (Eisen); Cu für Cuprum (Kupfer); Zn für Zincum (Zink); Sn für Stannum (Zinn); Hg für Hydrargyrum (Quecksilber) usw. Die im deutschen Sprachgebrauch üblichen Elementnamen sind mit den Elementsymbolen und der jeweiligen Protonenzahl im Kern (= Ordnungszahl) im Anhang A.4 zu finden.
1.2 Atomkerne

Fast die gesamte Masse eines Atoms ist im Kern vereinigt. Der Kern erfüllt aber nur ca. ein Billionstel des gesamten Atomvolumens. Ein anschaulicher Vergleich: Die Atomkerne eines Eisenwürfels von 10m Kantenlänge ergäben, ohne die Elektronenhüllen dicht zusammengepackt, einen Würfel von weniger als 1mm3 Rauminhalt, aber mit einer Masse von 7900 t!

Die Massen

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