Anorganische Chemie in Prinzipien und Methoden der Chemie

Anorganische Chemie in Prinzipien und Methoden der Chemie

Die wissenschaftliche Methodik I. Beobachtung II. Theorie (Erklärung der Beobachtung) III. Experimentelle Überprüfung (Planung, Durchführung, Auswertung) Erkennen fehlerhafter Theorien: a) Reproduzierbarkeit des Experiments b) statistische Überprüfung If it disagrees with experiment, it is wrong ! (R. Feynman)

Die Entstehung der Elemente - Urknalltheorie

Die Entstehung der Elemente - Urknalltheorie

Die Entstehung der Elemente – Sterne als Wiege der Elemente Häufigkeitsverteilung der Elemente H: 90 %; He: ca. 10 %; große Häufigkeit, da Produkt des He-Brennens Proton-Prozess, Bethe-Weizsäcker-Zyklus) (Proton- Exponentieller Abfall bis A=50: Coulomb-Barierre. Li, B, Be sehr selten: Zerstörung durch Kernreaktionen schon bei geringen Temperaturen möglich Maximum bei Eisen-56: Stabilstes Element. Bei hohen Temperaturen überleben bevorzugt Elemente mit der höchsten Bindungsenergie pro Nukleon.

Die Bindung im Kern Der Kern enthält Protonen (11 p) und Neutronen (01 n). Problem: Positive Ladungen stoßen sich ab! H. Yukawa: Kernbindung durch Austausch von p-Mesonen Bindungsenergie und Massendefekt: Einsteinsches Gesetz der Äquivalenz von Masse und Energie E = m • c 2; E [J], m [kg], c = 3 • 10 8 ms-1 Die Masse eines Nuklids ist stets kleiner als die Summe der Massen seiner Bausteine; die Massendifferenz ("Massendefekt") wird in Kernbindungsenergie umgewandelt. z. B. m(2 • p + 2 • n) = 4. 029108 u; aber : m(42 He) = 4. 00260 u Dm = 0. 026508 u = = 28. 3 Me. V = 2. 73 • 109 k. Jmol-1 (1 u = 931 Me. V = 8. 98 • 1010 k. Jmol-1) Sonne: H-Verbrennung: 6 • 1011 kgs-1 Dm = 4 • 109 kgs-1 DE = 3. 6 • 1023 k. Js-1

Nuklide 112 Elemente ca. 1900 Nuklide ( = unterschiedliche Atomkerne) davon: 340 natürliche 270 stabil Indizierung Die meisten Elemente sind Mischelemente! 20 Reinelemente (alle außer Beryllium besitzen ungerade Ordnungszahlen): Be, F, Na, Al, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr, Tb, Ho, Tm, Au, Bi Einteilung von Nukliden: Protonenzahl (p) Neutronenzahl (n) Nukleonenzahl (m = p+n) Bezeichnung gleich verschieden Isotope gleich Isomere verschieden gleich Isobare verschieden gleich verschieden Isotone

Isotopie-Effekte a) physikalische Gravitationswirkung auf höhere Masse, z. B. H 20 0. 00 °C D 2 O 3. 82 °C Fp. 100. 0 °C 101. 42 °C Kp. Anteil leichterer Nuklide (1 H; 16 O) im Dampf größer als im flüssigen Wasser Mit grösserer geograph. Breite/Distanz zum Meer sind Niederschläge verarmt an schweren Isotopen. b) chemische Masse bestimmt harmonische Schwingungsfrequenz leichtere Nuklide eines Elements zeigen höhere Reaktionsfähigkeit Geochemisches Beispiel: Schwefellagerstätten in Texas, besitzen überdurchschnittlich hohes 32 S/34 S - Verhältnis. Grund: bakteriell reduziertes Sulfatsediment. Generell Variation der Isotopenmasse bei Mischelementen: natürlich: künstlich: O, S, Ar, Cu, Pb H, Li, B, C, N, Ne, Kr, Xe, U

Isotopentrennung Wichtige Isotope: Anreicherung eines bestimmten Isotops für spezielle Anwendungen (Tracer-Technik, NMR-Experimente, Kernspaltung, Kernfusion) fraktionierte Destillation (H 2 O/D 2 O) Elektrolyse (H 2/D 2) Diffusion (Uran als UF 6) Druckdiffusion " Trennsäule " Gaszentrifuge " Im allgemeinen jeweils mehrere Trenngänge notwending! Einzig komplette Trennung: Massenspektrometrie!