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Lernmaterialien für Grundlagen an der Universität Graz

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TESTE DEIN WISSEN

Was sind extensive Größen und was ergibt der Quotient zweier extensiven Größen?

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extensive hingegen nehmen mit der Menge der Stoffportion zu oder ab (beispielsweise Masse, Stoffmenge, Volumen). Der Quotient aus zwei extensiven Größen ergibt erneut eine intensive Größe (Bsp.: Quotient aus Masse und Volumen ist die Dichte).


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Was sind intensive Größen?

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TESTE DEIN WISSEN

Intensive Größen sind beschreibende Parameter, unabhängig von der Größe der Stoffportion (beispielsweise Temperatur und Dichte),


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TESTE DEIN WISSEN

Nenne Beispiele für Zustands/Prozessgrößen.

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TESTE DEIN WISSEN

􏰀  Zustandsgrößen, wie Temperatur, Dichte und Energie, oder

Prozessgrößen, wie Arbeit und Wärme, die den Vorgang der Änderung charakterisieren.


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Wie wird eine Größe gekennzeichnet?

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Ein weiterer Teil dieser Begriffe stellen sogenannte „Größen“ dar, deren Eigenschaftenquantifizierbar sind. Deren Kenntnis bildet die Grundlage der „chemischen“ Fachsprache.
Möchte man etwas quantitativ (lat.: quantitas – Größe, Anzahl) beschreiben, verwendet man Größen, wobei jede Größe durch eine Bedeutung, einen Wert (Einheit) und ein Formelzeichen gekennzeichnet ist. Dadurch können die Eigenschaften und Dimensionen von Objekten bestimmt werden.


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Auf welche verschiedenen Arten können Größen voneinander unterschieden werden?

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intensive und extensive Größen

absolute und relative Größen

In der physikalischen Chemie unterscheidet man, je nachdem, ob der Zustand eines Systems oder ein Prozess beschrieben wird, zwischen Zustandsgrößen und Prozessgrößen


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TESTE DEIN WISSEN

Was sind absolute und relative Größen?

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􏰀  Absolute Größen, wie kg und Pa, werden auf einen Nullpunkt bezogen.

  Ein typisches Beispiel für den Einsatz relativer Größen betrifft Atommassen. Bei der

Notwendigkeit, Atommassen zu vergleichen, müsste mit sehr kleinen Zahlwerten gerechnet

werden (so liegen die absoluten Atommassen im Bereich von 10−24 bis 10−21 𝑔), was

naturgemäß nicht nur unpraktisch, sondern auch wenig anschaulich ist. Daher entschied

man sich dafür, als Bezugsgröße die relative Atommasse u (engl. unit - Einheit) einzuführen.

Dabei entspricht der Wert 1 einem zwölftel der absoluten Masse des Kohlenstoffisotops 12 C.6

Ein Heliumatom, dessen Atomkern aus 2 Protonen und 2 Neutronen besteht, hat somit 4

atomare Masseeinheiten (= 4 u).


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Wichtige Größen: siehe IPAD

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Abprüfen

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Was sind naturwissenschaftliche Gesetze? Was besagt das Gesetz von der Erhaltung der Masse und das Gesetz von Boyle und Marotte(Formel)?


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Naturwissenschaftliche Gesetze führen unter gleichbleibenden Bedingungen immer zu den gleichen Ergebnissen. So besagt das „Gesetz von der Erhaltung der Masse“, dass bei chemischenReaktionen die Summe der Massen der Ausgangsstoffe gleich der Massen der Endprodukte ist. Solche Gesetze gelten allerdings nur, wenn die sogenannten Gültigkeitsbedingungen genau eingehalten werden.

Beispielsweise gilt das „Gesetz von Boyle und Mariotte“, welches besagt, dass das Produkt ausDruck und Volumen konstant ist, nur dann, wenn es sich um ein ideales Gas handelt und die Temperatur konstant bleibt. Diese Gesetze benötigen Fachbegriffe und Größen und werden, wenn möglich, quantitativ als mathematische Formel dargestellt.

𝑝 ⋅ 𝑉 = 𝑛 ⋅ 𝑅 ⋅ 𝑇 (R = die universelle Gaskonstante)


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Was sind Regeln, nenne ein Beispiel.

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TESTE DEIN WISSEN

Etwas weniger strikt sind Regeln, die ebenfalls zum Beschreiben von Zusammenhängen verwendet werden. Ein Beispiel wäre die RGT-Regel (Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel), welche besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis vervierfacht, wenn die Temperatur um etwa 10°𝐾 erhöht wird. Dies ist letztlich ein experimenteller Befund (für den es zwar theoretische Erklärungen geben mag; eine präzise quantitative Begründung ist allerdings daraus nicht ableitbar).


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chemische Modelle (lesen)

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Bei chemischen Reaktionen können beispielsweise das Auflösen und Neubilden von Bindungen nicht beobachtet werden. Selbst durch den Einsatz modernster bildgebender Verfahren bleiben diese Vorgänge für den Menschen bislang unsichtbar.
Mit Hilfe von Modellen können diese Geschehnisse aber in vereinfachter Form dargestellt werden. Da allerdings kein Modell alle Eigenschaften des Originals enthält und nur in bestimmten Bereichen gültig ist, gibt es häufig mehrere Modelle für dasselbe Objekt. Je näher das Modell an das Original herankommt, desto genauer und besser können die Vorhersagen geschehen, gleichzeitig wird es aber umso komplizierter und schwieriger.

Im Folgenden werden für die Darstellung eines Moleküls vier Modelle dargestellt. Je nachdem, welchen Zusammenhang man erklären möchte, wählt man das geeignete Modell aus.


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TESTE DEIN WISSEN

Welche Modelle gibt es in der Chemie?

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􏰀 Die Summenformel, z.B. C6H12O6 für die Glucose oder NaCl für Kochsalz gibt an, welche Elemente wie oft in einer Verbindung vorkommen.

 Die Lewis- Formel lernen Sie noch kennen.

 Weitere Modelle sind das Kugel-Stab-Modell und das Kalottenmodell.

Ersteres gibt eine vereinfachte Struktur wieder, indem die räumlichen Anordnungen der Atome im Molekül dargestellt werden.
Das Kalottenmodell bietet noch mehr Informationen, da auch der Raumbedarf des Moleküls die Größenverhältnisse der Atome dargestellt werden.


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Was sind Hypothesen und Theorien?

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TESTE DEIN WISSEN

Hypothesen umfassen Aussagen über Zusammenhänge, deren experimentelle Bestätigung noch ausständig ist.
Werden alle einen Teilbereich betreffende Aussagen, Definitionen, Gesetze und Modelle zu einem System vereint, spricht man von einer Theorie. Eine Theorie muss das Ergebnis eines Experiments korrekt vorhersagen. Sollte das nicht der Fall sein, gilt diese Theorie als falsifiziert.


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Q:

Was sind extensive Größen und was ergibt der Quotient zweier extensiven Größen?

A:

extensive hingegen nehmen mit der Menge der Stoffportion zu oder ab (beispielsweise Masse, Stoffmenge, Volumen). Der Quotient aus zwei extensiven Größen ergibt erneut eine intensive Größe (Bsp.: Quotient aus Masse und Volumen ist die Dichte).


Q:

Was sind intensive Größen?

A:

Intensive Größen sind beschreibende Parameter, unabhängig von der Größe der Stoffportion (beispielsweise Temperatur und Dichte),


Q:

Nenne Beispiele für Zustands/Prozessgrößen.

A:

􏰀  Zustandsgrößen, wie Temperatur, Dichte und Energie, oder

Prozessgrößen, wie Arbeit und Wärme, die den Vorgang der Änderung charakterisieren.


Q:

Wie wird eine Größe gekennzeichnet?

A:

Ein weiterer Teil dieser Begriffe stellen sogenannte „Größen“ dar, deren Eigenschaftenquantifizierbar sind. Deren Kenntnis bildet die Grundlage der „chemischen“ Fachsprache.
Möchte man etwas quantitativ (lat.: quantitas – Größe, Anzahl) beschreiben, verwendet man Größen, wobei jede Größe durch eine Bedeutung, einen Wert (Einheit) und ein Formelzeichen gekennzeichnet ist. Dadurch können die Eigenschaften und Dimensionen von Objekten bestimmt werden.


Q:

Auf welche verschiedenen Arten können Größen voneinander unterschieden werden?

A:

intensive und extensive Größen

absolute und relative Größen

In der physikalischen Chemie unterscheidet man, je nachdem, ob der Zustand eines Systems oder ein Prozess beschrieben wird, zwischen Zustandsgrößen und Prozessgrößen


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Q:

Was sind absolute und relative Größen?

A:

􏰀  Absolute Größen, wie kg und Pa, werden auf einen Nullpunkt bezogen.

  Ein typisches Beispiel für den Einsatz relativer Größen betrifft Atommassen. Bei der

Notwendigkeit, Atommassen zu vergleichen, müsste mit sehr kleinen Zahlwerten gerechnet

werden (so liegen die absoluten Atommassen im Bereich von 10−24 bis 10−21 𝑔), was

naturgemäß nicht nur unpraktisch, sondern auch wenig anschaulich ist. Daher entschied

man sich dafür, als Bezugsgröße die relative Atommasse u (engl. unit - Einheit) einzuführen.

Dabei entspricht der Wert 1 einem zwölftel der absoluten Masse des Kohlenstoffisotops 12 C.6

Ein Heliumatom, dessen Atomkern aus 2 Protonen und 2 Neutronen besteht, hat somit 4

atomare Masseeinheiten (= 4 u).


Q:

Wichtige Größen: siehe IPAD

A:

Abprüfen

Q:

Was sind naturwissenschaftliche Gesetze? Was besagt das Gesetz von der Erhaltung der Masse und das Gesetz von Boyle und Marotte(Formel)?


A:

Naturwissenschaftliche Gesetze führen unter gleichbleibenden Bedingungen immer zu den gleichen Ergebnissen. So besagt das „Gesetz von der Erhaltung der Masse“, dass bei chemischenReaktionen die Summe der Massen der Ausgangsstoffe gleich der Massen der Endprodukte ist. Solche Gesetze gelten allerdings nur, wenn die sogenannten Gültigkeitsbedingungen genau eingehalten werden.

Beispielsweise gilt das „Gesetz von Boyle und Mariotte“, welches besagt, dass das Produkt ausDruck und Volumen konstant ist, nur dann, wenn es sich um ein ideales Gas handelt und die Temperatur konstant bleibt. Diese Gesetze benötigen Fachbegriffe und Größen und werden, wenn möglich, quantitativ als mathematische Formel dargestellt.

𝑝 ⋅ 𝑉 = 𝑛 ⋅ 𝑅 ⋅ 𝑇 (R = die universelle Gaskonstante)


Q:

Was sind Regeln, nenne ein Beispiel.

A:

Etwas weniger strikt sind Regeln, die ebenfalls zum Beschreiben von Zusammenhängen verwendet werden. Ein Beispiel wäre die RGT-Regel (Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel), welche besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis vervierfacht, wenn die Temperatur um etwa 10°𝐾 erhöht wird. Dies ist letztlich ein experimenteller Befund (für den es zwar theoretische Erklärungen geben mag; eine präzise quantitative Begründung ist allerdings daraus nicht ableitbar).


Q:

chemische Modelle (lesen)

A:

Bei chemischen Reaktionen können beispielsweise das Auflösen und Neubilden von Bindungen nicht beobachtet werden. Selbst durch den Einsatz modernster bildgebender Verfahren bleiben diese Vorgänge für den Menschen bislang unsichtbar.
Mit Hilfe von Modellen können diese Geschehnisse aber in vereinfachter Form dargestellt werden. Da allerdings kein Modell alle Eigenschaften des Originals enthält und nur in bestimmten Bereichen gültig ist, gibt es häufig mehrere Modelle für dasselbe Objekt. Je näher das Modell an das Original herankommt, desto genauer und besser können die Vorhersagen geschehen, gleichzeitig wird es aber umso komplizierter und schwieriger.

Im Folgenden werden für die Darstellung eines Moleküls vier Modelle dargestellt. Je nachdem, welchen Zusammenhang man erklären möchte, wählt man das geeignete Modell aus.


Q:

Welche Modelle gibt es in der Chemie?

A:

􏰀 Die Summenformel, z.B. C6H12O6 für die Glucose oder NaCl für Kochsalz gibt an, welche Elemente wie oft in einer Verbindung vorkommen.

 Die Lewis- Formel lernen Sie noch kennen.

 Weitere Modelle sind das Kugel-Stab-Modell und das Kalottenmodell.

Ersteres gibt eine vereinfachte Struktur wieder, indem die räumlichen Anordnungen der Atome im Molekül dargestellt werden.
Das Kalottenmodell bietet noch mehr Informationen, da auch der Raumbedarf des Moleküls die Größenverhältnisse der Atome dargestellt werden.


Q:

Was sind Hypothesen und Theorien?

A:

Hypothesen umfassen Aussagen über Zusammenhänge, deren experimentelle Bestätigung noch ausständig ist.
Werden alle einen Teilbereich betreffende Aussagen, Definitionen, Gesetze und Modelle zu einem System vereint, spricht man von einer Theorie. Eine Theorie muss das Ergebnis eines Experiments korrekt vorhersagen. Sollte das nicht der Fall sein, gilt diese Theorie als falsifiziert.


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