Analytische und Anorganische Chemie

Ziel der Veranstaltung ist der Erwerb von Verständnis und Anwendung von Grundbegriffen und Konzepten der allgemeinen, anorganischen und analytischen Chemie in Hinblick auf die Chemie wässriger Lösungen (Säure-Base- und Redox-Reaktionen), die Fähigkeit, stöchiometrische Rechnungen durchzuführen, Reaktionsgleichungen aufzustellen sowie eine Dokumentation nach wissenschaftlichen Prinzipien (Protokoll/Laborjournal) schriftlich durchführen zu können. Durch Diskussion und Tafelarbeit sollen rhetorische Fähigkeiten erworben und trainiert werden.

In der Vorlesung wird, nach einer kurzen Wiederholung wichtiger Grundbegriffe und Konzepte der allgemeinen und anorganischen Chemie - insbesondere in Hinblick auf die Chemie wässriger Lösungen (Säure-Base- und Redox-Reaktionen) - das stöchiometrische Rechnen und das Aufstellen von Reaktionsgleichungen an praktikumsrelevanten Beispielen vorgestellt und eingeübt, wobei hier der Schwerpunkt auf der Chemie der Nichtmetalle liegt.
Im Parktikum werden an einfachen Problemstellungen die o.g. theoretischen Aspekte veranschaulicht und vertieft sowie die Grundzüge chemischen Experimentierens (inkl. sicherheits- und arbeitsschutzrechtlicher Aspekte) sowie der nasschemischen Analyse vermittelt. Das Praktikumsskript beschreibt die durchzuführenden Versuche und ist auch ein Leitfaden für das Experimentieren im Labor.
Lehrinhalte
Bindungsmodelle
• Elektronegativität, Elektronenaffinität, Lewis-Formeln, Formalladung, Ionische und kovalente Bindung, Wasserstoffbrücken-Bindung, Van-der-Waals-Bindung
Chemische Reaktionen
• Die chemische Reaktionsgleichung, energetische und kinetische Aspekte, das chemische Gleichgewicht (an praktikumsrelevanten Beipielen)
Säure-Base-Reaktion in wässsriger Lösung
• Saüre-Base-Theorie, Hydratation und Dissoziation, Stoffmengen-Konzentration, Löslichkeitsprodukt, pH-Wert, Ionenprodukt des Wassers (Neutralisation, Säure- und Base-Konstante), Säure-Base-Titration (Maßanalytische Grundbegriffe am Beispiel der HCl-Titration), Puffer und Indikatoren, Henderson-Hasselbalch-Gleichung
Redoxreaktionen in wässriger Lösung
• Am Beispiel von praktikumsrelevanten Nichtmetallverbindungen der Elemente der Gruppen 15-17 (s. Praktikumsskript) wird der Oxidationszahlen-Formalismus, Disproportionierung und Redoxgleichungen besprochen
Grundlegende Prinzipien der qualitativen nasschemischen Analyse
• Was ist eine Probe? (Probengewinnung und -vorbereitung), Nachweismethoden (Vorprobe, Blindprobe, Lösen und Aufschließen, Fällung, Spektralanalyse mit Handspektroskopen und Flammenfärbung, Gruppennachweis und Gruppentrennung, elementspezifischer Nachweis), Löslichkeitsprodukt und Trennungsgang
Trennung und Nachweisreaktionen der Kationen der "löslichen" Gruppe und der (NH4)2CO3-Gruppe (s. Praktikumsskript)
Trennung und Nachweisreaktionen von Anionen und Elementen der Gruppen 13-17 ("einfache" Anionen und Elementoxo-Anionen) (s. Praktikumsskript)
Nichtmetallchemie der Elemente der Gruppen 15 (N,P), 16 (O,S) und 17 (F bis I) (Schwerpunkt: wichtige Wasserstoff- und Sauerstoffverbindungen)

Literatur:
E. Riedel, Anorganische Chemie
Jander/Blasius, Lehrbuch der analytischen und präparativen Anorganischen Chemie