Chemie-Vordiplom

hi,
ich hab ein problem…hab am dienstag chmie-vordiplom und hab noch ein paar fragen:

  1. was hat es mit dem DEUTERIM auf sich? ich sehe immer beispiele, wo es für H steht, aber ich hab null ahung uber dieses element(?) ich kenne es nicht.
  2. bei dr säurekatalysierten bromierung von aceton, wird nach dem angriff des halogens ein carbenium ion gebildet( H2BRC-C±CH3OH) (falls das jemand versteht was ich meine) und es entsteht BR- nun geht eine deprotonierung von statten und es entsteht dann bromwasserstoff… FRAGE: wieso greift icht das BR- das carbeniumion an und das OH bleibt??
  3. was hat es mit dem D- und L- bei zuckern auf sich? ich erkenne keine zusammenhang… ( bzw. das (+) und (-) hat ja auch was damit zu tun…
  4. was ha es, in der anorgarnik, mit den reaktionen 1. und 2. ordung auf sich? wann erkenne ich wann was 1. bzw. 2. ord. ist?
  5. was bedeutet bei der heisenberg’schen-unschärfe relation gleichung (delta X mal delta(m mal v) größer-gleich h/4pi) das h/4pi?
  6. das mit dem LOMO und HOMO bei den molekülorbitalen ist mir auch unklar.

ich danke schon mal im vorraus…ich freue mich auch nur über tipps, wie ich herraus bekommen könnte
vielen dank

Flo
p.s.: e-mail: [email protected]

Ganz schön viele Frage auf einmal. Hier ein paar Antworten:

  1. was hat es mit dem DEUTERIM auf sich? ich sehe immer
    beispiele, wo es für H steht, aber ich hab null ahung uber
    dieses element(?) ich kenne es nicht.

Deuterium ist schwerer Wasserstoff. Im Gegensatz zu gewöhnlichem Wasserstoff besteht der Kern des Deuteriums nicht nur aus einem Proton, sondern enthält zusätzlich ein Neutron. Wenn sogar zwei Neutronen im Kern wären, dann hätte man es mit überschwerem Wasserstoff, dem sogenannten Tritium zu tun.

Das Ersetzen von Wasserstoff durch Deuterium kann im Wesentlichen zwei Gründe haben:

Zum einen verhält sich Deuterium chemisch (fast) genauso wie Wasserstoff, woruch es möglich wird ein Wasserstoffatom vor einer chemischen Reaktion zu markieren um dann zu sehen, wo es nach der reaktion bleibt. Auf diese Weise lassen Reaktionsmechanismen aufklären.

Zum anderen ist Wassersoff in der 1H-NMR-Spektroskopie nicht zu sehen, wodurch es möglich wird anstelle deuterierte Lösungsmittel einzusetzen ohne die Messung zu beeinflussen. Würde man statt dessen Wasserstoffhaltige Lösungsmittel nehmen, wäre von der zu untersuchenden Substanz im Spektrum nicht mehr viel zu sehen, weil dieses vom Lösungsmittelpeak dominiert wird.

  1. was hat es mit dem D- und L- bei zuckern auf sich? ich
    erkenne keine zusammenhang… ( bzw. das (+) und (-) hat ja
    auch was damit zu tun…

Das ist die Bezeichnung der optischen Aktivität chiraler Verbindungen. Eine optisch aktive Verbindung (z.B. eine Aminosäure) kann die Ebene des hindurchfallenden polarisierten Lichtes drehen. Wenn ich mich richtig entsinne Bedeutet D- rechtsdrehend und L- linksdrehend. Dameben gibt es noch die völlig ananloge R- S- Nomenklatur, bei der R- rechtsdrehend und S- linksdrehend bedeutet.
An die (+) und (-) kann ich mioch nicht mehr genau erinnern, aber ich glaube das hatte etwas mit Diastereomeren zu tun.

  1. was ha es, in der anorgarnik, mit den reaktionen 1. und 2.
    ordung auf sich? wann erkenne ich wann was 1. bzw. 2. ord.
    ist?

Die Reaktionsordnung ist Potenz des differentiellen kinetischen Zeitgesetzes an. Für die Reaktion A -> B würde man diese Zeitgesetze folgendermaßen formulieren:

1.Ordnung: d[A]/dt=-k*[A]
2.Ordnung: d[A]/dt=-k*[A]2

Für die Bestimmung der Reaktionsordnung gibt es mehrere Möglichkeiten. Zum einen kann man sie (mit etwas Glück) aus dem Mechanismus der Reaktion ableiten, da die Reaktionsordnung einer Elementarreaktion (das ist der kleinste Schritt einer komplexen Reaktion) deren Molarität (das ist die Zahl der Moleküle, die an der reaktion beteiligt sind) entspricht. Wenn man also die Molarität des geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes (also des langsamsten) kennt, hat man automatisch die Reaktionsordnung.

Dazu zwei prominente Beispiele:

Die Geschwindigkeit einer SN1-Reaktion wird durch einen monomolekularen Schritt bestimmt und hat daher die Reaktionsordnung 1 (daher auch der Name).

Am geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der SN2-Reaktion sind dagegen zwei Moleküle beteiligt, was ihr die Reaktionsordnung 2 verschafft.

In der Praxis zeigt sich allerdings, daß die Vorhersage der Reaktionsordnung aus dem Mechanismus der Reaktion sehr schwierig ist. Deshalb bleibt nichts anderes übrig, als die Reaktionsgeschwindigkeit zu messen und anschließend auf die Ordnung zu überprüfen. Dazu bestimmt man im Fall der Reaktion A -> B beispielsweise den zeitlichen Verlauf der Konzentration [A] und trägt diesen in verschiedenen Diagrammen auf (natürlich nur im Praktikum, in Wirklichkeit überläßt man die Lösung der Differentialgleichungen und die Ermittlung der kinetischen Parameter einem Computer).

Um die Diagramme zu zeichnen brauchen wir zunächst die integrierten kinetischen Zeitgesetze. Die Integration der obigen Differentialgleichungen ergibt

1.Ordnung: [A]=[A]0*exp(-k*t)
2.Ordnung: [A]=[A]0/(1+[A]0*k*t)

Wenn die Reaktion erster Ordnung ist, dann ergibt die Auftragung von ln([A]) gegen t eine fallende Gerade. Ist die Reaktion dagegen zweiter Ordnung, dann ergibt sich bei Auftragung von 1/[A] gegen t eine steigende Gerade.

Neben den echten Reaktionsordnungen gibt es auch Pseudo-Ordnungen. Diese treten dann auf, wenn einer der Reaktionspartner in so großem Überschuß vorliegt, daß sich seine Konzentration nicht meßbar ändert. Haben wir zum Beispiel die bimolekulare A + B -> C mit dem differentiellen Zeitgesetz zweiter Ordnung

d[A]/dt=k*[A]*[B]

(Die Exponenten der einzelnen Komponenten nennt man Teilordnungen und ihre Summe Reaktionsordnung.)

und setzen B im Überschuß (z.B.) als Lösungsmittel ein, dann werden wir eine Reaktionsordnung von 1 ermitteln, wobei die Konzentration [B] als Konstante in die Geschwindigkeitskonstante k einfließt.

ich hoffe, ich schlampiger leser habe mich nicht bei meinem
vorredner verlesen, aber ich glaube, es fehlt noch:

  1. dabei handelt es sich um ein zentrale erkenntnis der
    quantenphysik. in der oben ausgedrückten form besagt sie, daß es
    prinzipiell unmöglich ist, gleichzeitig ort x und impuls mv genau
    zu können. das delta ist die unschärfe, das heißt die
    ungenauigkeit der kenntnis der beiden größen. die gleichung
    selber setzt die grenze für die möglichen genauigkeiten.
    im teilchenmodell anschaulich ausgedrückt: will ich den ort eines
    teilchens mit sehr hoher genauigkeit bestimmen, sagen wir
    irgendwo im subnanometerbereich, dann muß ich es mit relativ
    kurzwelligem licht „beschießen“, damit ich was sehe. dadurch gebe
    ich dem teilchen aber gleichzeitig einen kräftigen stoß (impuls),
    so daß es irgendwohin beschleunigt wird. ich weiß also nicht, was
    es dann für einen impuls hat. wenn ich den ort genauer brauche,
    muß ich noch kurzwelligeres licht nehmen, damit wird der
    unkontrollierte stoß noch größer. das heißt jetzt aber nur: der
    mensch kann es nicht messen.
    tatsächlich ist es aber unsinnig, gleichzeitige aussagen über das
    eigenschaftspaar zu machen, weil es einfach nicht geht. wenn man
    sich das mit wellen überlegt, kann sich die prinzipielle
    unmöglichkeit ein bißchen vorstellen: mal dir mal so ein teilchen
    als wellenpaket auf, sagen wir so 5 wellenberge und täler seien
    ein teilchen. wenn du lange wellen machst, dann ist der
    aufenthaltsort relativ breit, bei kurzen wellen eher schmal,
    genau den ort erhält man nur mit unendlich kurzen wellen, aber
    unendlich ist in unserem universum nicht vorgesehen, also geht
    genau sowieso nicht. je kürzer die wellen werden, desto höher die
    energie des teilchens, damit auch des impulses, leicht
    vorstellbar, daß da die unschärfe auch zunimmt.
  2. schon wieder quantentheorie, wenn das mein alter professor
    wüßte. HOMO kenn ich, LOMO müßte meiner ansicht nach LUMO heißen.
    ersteres ist das (energiemäßig) höchste mit elektronen besetzte
    molekülorbital (highest occupied moleular orbital), letzteres das
    niedrigste unbesetzte (lowest unoccupied molecular orbital). das
    sind die orbitale, die nach der grenzorbitaltheorie am stärksten
    einfluß auf chemische reaktionen haben. es reagiert immer das
    HOMO des einen partners mit dem LUMO des anderen. eine reaktion
    ist dann begünstigt, wenn jeweils orbitallappen mit gleichem
    vorzeichen miteinander kombinieren. dann ist so eine reaktion
    thermisch erlaubt und kann ablaufen, sonst nicht. jetzt kann es
    noch sein, daß eine reaktion nur dann erlaubt wäre, wenn die
    notwendige überlappung quer durch ein molekül läuft. das geht
    dann auch nicht, man spricht dann von einer reaktion, die
    symmetrieverboten ist.

mehr darüber findet man am besten in lehrbüchern der
physikalischen chemie, der atkins, physikalische chemie war immer
recht brauchbar.

markus

Kleine Korrektur
Hallo,

  1. was hat es mit dem D- und L- bei zuckern auf sich? ich
    erkenne keine zusammenhang… ( bzw. das (+) und (-) hat ja
    auch was damit zu tun…

Das ist die Bezeichnung der optischen Aktivität chiraler
Verbindungen. Eine optisch aktive Verbindung (z.B. eine
Aminosäure) kann die Ebene des hindurchfallenden polarisierten
Lichtes drehen. Wenn ich mich richtig entsinne Bedeutet D-
rechtsdrehend und L- linksdrehend. Dameben gibt es noch die
völlig ananloge R- S- Nomenklatur, bei der R- rechtsdrehend
und S- linksdrehend bedeutet.

An die (+) und (-) kann ich mioch nicht mehr genau erinnern,
aber ich glaube das hatte etwas mit Diastereomeren zu tun.

Das (+) und (-) bezeichnet die Drehrichtung (wobei + für rechts steht). D und L sind Codierungen der Struktur, wobei als Vergleichsmaßstab (+)-Glycerinaldehyd genommen wurde. Dieser wurde willkürlich mit D-(+)-Glycerinaldehyd bezeichnet, die linksdrehende Form dito mit L.
Es ergibt sich folgende Regel:

Gegeben ist ein Molekül der Formel RCH(X)R’, wobei R-C-R’ die Hauptkohlenstoffkette gemäß IUPAC-Nomenklatur ist. X kann ein Heteroatom, eine über ein solches verbundene Gruppe oder eine Alkylgruppe sein. Dann schreibt man die Hauptkette senkrecht hin, das am niedrigsten bezifferte C-Atom nach oben. Die Konfiguration, bei der X dann rechts am asymmetrischen C-Atom liegt, heißt D.

D und (+) sind nicht immer identisch, z.B. dreht D-(-)-Milchsäure links.

Gruß, Kubi

Ergaenzungen zur kleinen Korrektur

Das (+) und (-) bezeichnet die Drehrichtung (wobei + für
rechts steht). D und L sind Codierungen der Struktur, wobei
als Vergleichsmaßstab (+)-Glycerinaldehyd genommen wurde.
Dieser wurde willkürlich mit D-(+)-Glycerinaldehyd bezeichnet,
die linksdrehende Form dito mit L.
Es ergibt sich folgende Regel:

Gegeben ist ein Molekül der Formel RCH(X)R’, wobei R-C-R’ die
Hauptkohlenstoffkette gemäß IUPAC-Nomenklatur ist. X kann ein
Heteroatom, eine über ein solches verbundene Gruppe oder eine
Alkylgruppe sein. Dann schreibt man die Hauptkette senkrecht
hin, das am niedrigsten bezifferte C-Atom nach oben. Die
Konfiguration, bei der X dann rechts am asymmetrischen C-Atom
liegt, heißt D.

Hierzu doch einige Ergänzungen:

Ich bin mir nicht sicher, ob Du hier nicht die D/L-Nomenklatur (die eigentlich veraltert ist und sich tatsächlich direkt vom Glycerinaldehyd ableitet) mit der R/S-Nomenklatur verwechselst. Was Du geschrieben hast stimmt auf R/S ziemlich genau; allerdings müßte man das mit der Hauptkohlenstoffkette und der Priorität von X etwas umdefinieren. „Offizielle Infos“ unter

http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/93/r93_630…

Bernd

Hierzu doch einige Ergänzungen:

Ich bin mir nicht sicher, ob Du hier nicht die D/L-Nomenklatur
(die eigentlich veraltert ist und sich tatsächlich direkt vom
Glycerinaldehyd ableitet) mit der R/S-Nomenklatur
verwechselst. Was Du geschrieben hast stimmt auf R/S ziemlich
genau; allerdings müßte man das mit der Hauptkohlenstoffkette
und der Priorität von X etwas umdefinieren.

Ich bin mir so sicher wie meine Lehrbücher zur Organischen Chemie. Dort ist die D/L-Nomenklatur genau beschrieben. Für die R/S weiß ich es nicht näher, da sie jedoch den gleichen Zweck hat, sollte man annehmen, daß sie ähnlich gebildet wird.

Und was das veraltet sein angeht: Mag ja sein, aber sie ist immer noch sehr viel in Gebrauch.

Gruß, Kubi