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  • Edelgase

    Die Elemente der VIII. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente: Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe) und Radon (Rn). Die Edelgase sind Bestandteile der Luft. Als einzige Elemente kommen sie unter normalen Bedingungen atomar vor, sie vereinigen sich also nicht mit sich selbst zu Molekülen. Die Erscheinung ist auf den Bau ihrer Atome zurückzuführen: Mit Ausnahme der Heliumatome besitzen alle Edelgasatome in ihren Außenschalen die Elektronenkonfiguration ns2np6, die Heliumatome haben die Elektronenkonfiguration 1s2. Diese Elektronenkonfigurationen sind energetisch...

  • Edelmetalle

    Wenig reaktive, sehr beständige Metalle, die meist gediegen vorkommen. Zu den Edelmetallen gehören die Elemente Gold, Silber, Quecksilber, Rhenium und die Platinmetalle (Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin). Von nichtoxidierenden Säuren, z. B. verdünnter Salzsäure, werden sie nicht gelöst; von oxidierenden Säuren dagegen können sie in Lösung gebracht werden, so z. B. Silber durch Salpetersäure, HNO3 , Gold und Platin durch Königswasser.

  • Eigenschaften der Elemente

    Manche Eigenschaften der Elemente, z. B. ihr Aggregatzustand bei Raumtemperatur oder ihre Stabilität gegenüber Kernzerfall, sind nicht aus dem Periodensystem abzulesen. Bei Raumtemperatur gasförmig sind H (1), N (7), O (8), F (9), Cl (17) und die Edelgase (Gruppe 18). Flüssig sind Br (35) und Hg (80). Alle anderen Elemente sind Feststoffe. Pb (82) ist das schwerste Element mit stabilen Isotopen, alle schwereren Elemente sowie Tc (43) und Pm (61) sind radioaktiv. Ablesen lässt sich hingegen aus der Gruppenzuordnung die Anzahl der Valenzelektronen, zumindest in den Hauptgruppen: Z. B. haben...

  • einengen

    (konzentrieren): Die Konzentration einer Lösung erhöhen, indem man das Lösungsmittel teilweise abdampft.

  • Einkristall

    (Monokristall): Ein einzelner homogener Kristall. Für gewöhnlich ist kristalline Materie nicht mono-, sondern polykristallin, d. h. aus vielen kleineren Kristallen zusammengesetzt. Zur Züchtung großer Einkristalle sind besondere Methoden erforderlich. Siliciumeinkristalle haben als Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Halbleiterchips in der Mikroelektronik große Bedeutung.

  • Eisen

    Chemisches Element der VIII. Nebengruppe, Zeichen Fe (lat. ferrum »Eisen «), OZ 26, relative Atommasse 55,85, Mischelement. Physikalische Eigenschaften: Grau- bis silberweißes, verhältnismäßig weiches Metall, Dichte 7,87 g/cm³, Fp. 1538 °C, Sp. 2861 °C. Chemische Eigenschaften: Eisen überzieht sich an trockener Luft mit einer zusammenhängenden Oxidhaut, die es bei Raumtemperatur gegen Sauerstoff, konzentrierte oxidierende Säuren oder trockenes Chlor schützt. In Gegenwart von Wasser geht diese Schutzschicht aber verloren. Von feuchter Luft und salz-, säure- und sauerstoffhaltigem Wasser wird...

  • Elektrochemie

    Teilgebiet der physikalischen Chemie. Die Elektrochemie beschäftigt sich mit der gegenseitigen Umwandlung von chemischer und elektrischer Energie. Sie umfasst damit alle Vorgänge, bei denen es zur Wanderung von Elektronen oder Ionen oder zur Bildung von elektrischen Potenzialen kommt, z. B. Elektrolyse, galvanische Elemente, Brennstoffzellen, elektrolytische Dissoziation.

  • elektrochemische Zelle

    Vorrichtung, die aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten besteht, wobei die Elektroden in den Elektrolyten eintauchen. Eine elektrochemische Zelle, in der die freie Energie eines chemischen Vorgangs in elektrische Energie umgewandelt wird, bezeichnet man als galvanisches Element. Wird dagegen mithilfe einer äußeren Stromquelle eine chemische Reaktion in einer elektrochemischen Zelle hervorgerufen, so spricht man von einer elektrolytischen Zelle.

  • Elektroden

    [Kurzwort aus Elektron und zu griech. hodos »Weg«]: Feste elektrische Leiter (meist Metalle), die den Übergang elektrischer Ladungsträger zwischen zwei Medien vermitteln, so z. B. in elektrochemischen Zellen zwischen Metall und Lösung. Man unterscheidet Anode und Kathode. Im weiteren Sinne werden auch bestimmte Halbelemente als Elektroden bezeichnet (elektrochemische Elektroden), z. B. die Bezugselektroden.

  • Elektrolyse

    [Kurzwort aus Elektron und griech. lysis »(Auf-)Lösung«]: Eine mithilfe von elektrischem Strom hervorgerufene chemische Umwandlung eines Elektrolyten, bei der elektrische Energie direkt in chemische Energie umgewandelt wird. Der Vorgang ist somit die Umkehrung des in einem galvanischen Element ablaufenden Vorgangs. Eine einfache Elektrolysezelle besteht aus Anode (positiver Pol) und Kathode (negativer Pol), die in einen Elektrolyten (wässrige Lösung oder Schmelze; Schmelzflusselektrolyse) eintauchen. Beim Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden wandern die positiv geladenen Ionen...

  • Elektrolyt

    Stoff, dessen wässrige Lösungen oder Schmelzen frei bewegliche Ionen enthalten. Diese wandern beim Anlegen einer elektrischen Spannung in Richtung der Elektroden. Abhängig vom Dissoziationsgrad unterscheidet man starke und schwache Elektrolyte. Zu den starken Elektrolyten gehören alle starken Basen (z. B. Natronlauge, NaOH, Kalilauge, KOH, und Bariumhydroxid, Ba(OH)2) und Säuren (z. B. Salzsäure, HCl, Salpetersäure, HNO3 und Schwefelsäure, H2SO4), da sie in verdünnter wässriger Lösung vollständig dissoziieren, sowie alle Salze. Auch die schwer löslichen Salze wie Bariumsulfat BaSO4 und...

  • elektromotorische Kraft

    Abk. EMK: Urspannung eines galvanischen Elements. Die in einem Stromkreis tatsächlich auftretende Klemmenspannung liegt niedriger, weil der Innenwiderstand des galvanischen Elements berücksichtigt werden muss. Die EMK lässt sich durch stromlose Messung bestimmen.

  • Elektron

    [griech. Elektron »Bernstein«], Symbol e– oder e: Elementarteilchen, das neben dem Proton und dem Neutron der wichtigste Baustein aller Atome ist. Das Elektron trägt eine negative Elementarladung (e = 1,602176 x 10–19 Coulomb), seine Ruhemasse beträgt me = 9,1094 x 10–31 kg, also nur rund den 2000sten Teil der Masse eines Protons oder Neutrons. Die Ruheenergie des Elektrons ist e = 0,511 MeV. Das Elektron ist ein stabiles Elementarteilchen. Es kann als geladener Massenpunkt oder als Materiewelle betrachtet werden.

  • Elektronegativität

    Abk. EN: Ein von L. Pauling eingeführtes Maß für das Bestreben eines Atoms, innerhalb eines Moleküls Bindungselektronen anzuziehen. Die Elektronegativität ist eine dimensionslose Zahl. Sie ist nicht direkt messbar, sondern nur indirekt aus verschiedenen anderen Größen wie Bindungsenergie oder Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität zu ermitteln. Dem Atom mit der höchsten Elektronegativität, dem Fluoratom, wird willkürlich die EN 4,0 zugeordnet. Die Werte aller anderen Atome beziehen sich darauf. Die niedrigste EN hat das Alkalimetall Caesium mit 0,7. Mithilfe der Elektronegativität kann...

  • Elektronenaffinität

    [zu lat. affinis »angrenzend «, »beteiligt«, »verwandt«]: Die Energie, die bei Anlagerung eines Elektrons an ein Atom, Ion oder Molekül frei wird bzw. aufgewendet werden muss. Ein hoher Wert deutet also auf die leichte Bildung eines Anions hin. Während beim Sauerstoff oder Schwefel bei Aufnahme eines Elektrons noch Energie frei wird, muss zur Aufnahme eines zweiten Elektrons, also zur Bildung von S2–- bzw. O2–-Ionen, ein hoher Energiebetrag aufgewendet werden, da das zweite Elektron in ein bereits negativ geladenes Ion eingebaut werden muss.

  • Elektronenformeln

    (Valenzstrichformeln) sind Konstitutionsformeln, in denen nicht nur die Atombindungen, sondern auch noch die nicht an Bindungen beteiligten Außenelektronen der Atome (freie Elektronenpaare) dargestellt werden.

  • Elektronenkonfiguration

    [zu lat. configurare »gleichförmig bilden«] (Elektronenverteilung): Die Verteilung der Elektronen eines Atoms auf die Orbitale der Atomhülle. Der Aufbau der Atomhülle erfolgt nach bestimmten Prinzipien: Die Anzahl der Elektronen in der Atomhülle eines neutralen Atoms ist gleich der Anzahl der Protonen im Kern des betreffenden Atoms (Ordnungszahl Z). Jeder in der Atomhülle mögliche, durch die vier Quantenzahlen n, l , m und s festgelegte Zustand kann nur von einem einzigen Elektron besetzt werden (Pauli-Prinzip). Besonders stabil sind solche Elektronenkonfiguration, bei denen die äußeren...

  • Elektronenzahl

    Anzahl der Elektronen in der Atomhülle eines Atoms oder Ions. Bei neutralen Atomen ist die Elektronenzahl gleich der Ordnungszahl, also der Anzahl der im Atomkern enthaltenen Protonen. Bei einem positiven (einatomigen) Ion ist sie kleiner, bei einem negativen größer als die Ordnungszahl.

  • Elektrophorese

    [Kurzwort aus Elektron und griech. phoresis »das Tragen«]: Die Wanderung kolloidaler Teilchen unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes. Die Elektrophorese wird v. a. in der analytischen und präparativen Chemie zur Analyse von Stoffgemischen und zur Trennung geringer Substanzmengen verwendet. Eine besonders große Trennschärfe wird mit der Trägerelektrophorese erzielt, bei der man die zu trennenden Substanzen auf mit Lösungsmitteln getränkte Träger (Papierstreifen, Kieselgur u. a.) aufbringt. Eine besondere Form der Trägerelektrophorese ist die Gelelektrophorese, bei der z. B. Dextrangele...

  • Elementarladung

    Formelzeichen e: Kleinste bisher nachgewiesene und in freier Form auftretende negative oder positive elektrische Ladung: e = 1,602176 49 · 10–19 Coulomb. Träger der Elementarladung sind die Elementarteilchen. So trägt das Elektron eine negative, das Proton eine positive Elementarladung. Jede elektrische Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung.

  • Elementarteilchen

    Die kleinsten Bausteine der Materie. Außer den Protonen, Neutronen und Elektronen, den klassischen Elementarteilchen, aus denen die Atome aufgebaut sind, sowie den Photonen sind bis heute weit über 100 weitere Elementarteilchen bekannt. Diese können unter ganz bestimmten Bedingungen aus anderen Elementarteilchen entstehen. Zumeist sind diese Elementarteilchen instabil, d. h., sie zerfallen innerhalb kurzer Zeit spontan (ohne äußere Einwirkung) in andere Teilchen. So entstehen z. B. aus einem freien Neutron ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino. Bei einem Zerfall werden die...

  • Elementsymbole

    (Indexzahlen bei Elementsymbolen): Ein Elementsymbol kann verschiedene Indexzahlen tragen. Die Ziffern der Indexzahlen haben jeweils einen für sie reservierten Platz. Bezeichnet man ein allgemeines Elementsymbol willkürlich mit »E« und die Orte, an denen die Indexzahlen stehen dürfen, mit »a« bis »d« \(^a_b E ^c_d\) Dort haben die angegebenen Indexzahlen die folgende Bedeutung: An der Stelle a wird die Zahl der Protonen eines Atoms des betreffenden Elements angegeben. Da die elektrisch einfach positiv geladenen Protonen die elektrische Ladung des Kerns bestimmen, wird die Protonenzahl auch...

  • Emulsion

    [zu lat. emulgere, emulsum »abmelken « (in Bezug auf Milch, die eine Emulsion ist)]: Ein disperses System, bei dem Flüssigkeitströpfchen in einer anderen, mit der ersten nur begrenzt mischbaren Flüssigkeit sehr fein verteilt (dispergiert) sind. Beispiele sind Milch, Mayonnaise, Latex oder Kosmetika. Flüssige grobdisperse Emulsion mit dispersen Tröpfchen größer als 100 nm entmischen sich mit der Zeit von selbst, und zwar umso schneller, je größer die dispergierten Tropfen sind. Die Stabilität (Beständigkeit) einer grobdispersen Emulsion kann durch den Zusatz kleiner Mengen sog. Emulgatoren oder...

  • Energie

    [zu griech. energeia »wirkende Kraft«], Formelzeichen W oder E: Die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu leisten. Die Gesamtenergie eines Systems setzt sich aus den verschiedenen Energieformen zusammen, wie z. B. kinetischer Energie (Bewegungsenergie), thermischer Energie (Wärmeenergie), elektrischer Energie, potenzieller Energie (Lageenergie). Die Einheit der Energie ist das Joule (J). Gemäß des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik bleibt die Summe aller Energiearten in einem abgeschlossenen System immer konstant (Energieerhaltungssatz), d. h., es kann keine Energie vernichtet oder neu geschaffen...

  • Energieinhalt

    Die gesamte in einem System enthaltene Energie; sie setzt sich aus potenzieller, kinetischer, elektrischer usw. Energie zusammen.

  • Energieniveau

    (Energiezustand, Energiestufe): in Bezug auf Elektronen die möglichen Energiegehalte in der Atomhülle (siehe Orbitalmodell).

  • Enthalpie

    [zu griech. enthalpein »darin erwärmen «], Formelzeichen H: Eine thermodynamische Zustandsgröße, die zur Beschreibung von Vorgängen herangezogen wird, die man bei konstantem Druck ablaufen lässt. Die Einheit der Enthalpie ist J ( Joule).

  • Entropie

    [zu griech. trope »Wendung«, »Umkehr«], Formelzeichen S: Thermodynamische Zustandsgröße, die als Maß für die »Unordnung« eines Systems bzw. (statistisch betrachtet) für die Wahrscheinlichkeit eines Zustandes angesehen werden kann: Die Moleküle eines Gases drängen sich in einem Gefäß aller Erfahrung nach nicht in einem kleinen Volumen zusammen, sondern füllen den ganzen ihnen zur Verfügung stehenden Raum gleichmäßig aus. Dieser Zustand ist der wahrscheinlichste Zustand bzw. der Gleichgewichtszustand. Gleichzeitig ist er der Zustand geringster »Ordnung« bzw. maximaler »Unordnung«.

  • Entzündungstemperatur

    (Zündtemperatur, Zündpunkt): Die Mindesttemperatur, die ein brennbarer Stoff in Kontakt mit Luft bzw. Sauerstoff erreicht haben muss, damit die Verbrennung einsetzen und weiter fortschreiten kann. Stoffe mit niedriger Entzündungstemperatur neigen zur Selbstentzündung. Bei brennbaren Flüssigkeiten wird nicht der Zündpunkt angegeben, sondern man unterscheidet zwischen dem Flammpunkt und dem Brennpunkt. Der Flammpunkt ist die Temperatur, bei der sich aus einer brennbaren Flüssigkeit eine genügend große Dampfmenge entwickelt hat, damit diese im Gemisch mit Luft durch eine Flamme entzündet werden...

  • Erdalkalimetalle

    Die chemischen Elemente der II. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente: Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba) und Radium (Ra). Die Atome der Erdalkalimetalle besitzen nur zwei Außenelektronen. Diese Valenzelektronen bedingen, wie bei den Alkalimetallen, eine starke Reaktivität. In allen ihren Verbindungen haben die Erdalkalimetallatome die Oxidationsstufe +2. An der Luft werden die Erdalkalimetalle sehr schnell oxidiert; mit Wasser reagieren sie schon bei Raumtemperatur sehr heftig, wobei Wasserstoff und das entsprechende Erdalkalihydroxid entstehen...

  • Erdgas

    Ein brennbares Gas(Gemisch), das – häufig zusammen mit Erdöl – in porösen Sanden der Erdkruste vorkommt und sich unter ähnlichen Bedingungen wie Erdöl bildet. Erdgas besteht vorwiegend aus Methan (80–95 %). Daneben enthält es Ethan, Propan, Butan, Pentan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Wasser, Schwefelwasserstoff und Helium. Während »trockenes Erdgas« fast ausschließlich aus Methan besteht, enthält »nasses Erdgas« größere Mengen höherer gesättigter Kohlenwasserstoffe, die leicht kondensieren. Aus angebohrten Lagerstätten strömt Erdgas durch Eigendruck aus. Verunreinigungen werden durch Kühlen...

  • Erdöl

    Ein in natürlichen Lagerstätten vorkommendes flüssiges Gemenge, das hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen besteht. Je nach Herkunft enthält es daneben noch unterschiedliche Mengen an Schwefel-, Stickstoff- und Sauerstoffverbindungen sowie Spuren von Metallverbindungen. Zu seiner Verarbeitung wird das Öl zunächst von Wasser, gelösten Salzen, Sand und Schlamm gereinigt. Die niedrigsiedenden Bestandteile werden als Erdölgas abgetrennt (ähnliche Zusammensetzung wie Erdgas, jedoch weniger Methan und mehr Ethan, Propan und Butan). In den Raffinerien wird es nach Entfernung von Schwefelverbindungen...

  • Erlenmeyerkolben

    [nach E. Erlenmeyer]: Feuerfester, im unteren Teil kegelförmiger Glaskolben, der im Labor zum Erhitzen von Flüssigkeiten dient.

  • Erze

    Gesteine oder Minerale, aus denen Metalle gewonnen werden können. Neben den nutzbaren Metallverbindungen haben Erze auch nicht nutzbare Bestandteile (Gangart oder taubes Gestein), die vor der eigentlichen Metallgewinnung abgetrennt werden müssen.

  • Essigsäure

    (Ethansäure), CH3–COOH: Wichtige Monocarbonsäure; farblose, hygroskopische Flüssigkeit mit durchdringendem Geruch, die mit Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln mischbar ist. Die stark ätzend wirkende reine Essigsäure erstarrt bei 16,6 °C zu eisähnlichen Kristallen und wird daher auch Eisessig genannt. E. kommt in Form ihrer Salze und Ester, der Acetate, verbreitet in der Natur vor; in freier Form findet sie sich in manchen Pflanzensäften und tierischen Sekreten. Im menschlichen und tierischen Stoffwechsel spielt die aktivierte Essigsäure (Acetyl-Coenzym A) eine Rolle. Essigsäure...

  • Ethen

    (Ethylen), CH2=CH2: Schwach süßlich riechender, gasförmiger Kohlenwasserstoff; ein Alken. Ethen ist sehr reaktionsfähig; es geht Additions- und Polymerisationsreaktionen ein. Es ist das wichtigste Zwischenprodukt der Petrochemie und dient v. a. zur Herstellung von Kunststoffen (Polyethylen und Mischpolymerisate); es ist Ausgangsstoff für die Herstellung zahlreicher wichtiger organischer Verbindungen, z. B. Acetaldehyd, Ethanol, Ethenoxid, Styren und Chlorethen (Vinylchlorid). Ethen wird technisch durch thermische Spaltung von höheren Kohlenwasserstoffen (v. a. aus Flüssiggasen) bei etwa 850 °C...

  • Ethin

    (Acetylen), CH≡CH: Der wichtigste Kohlenwasserstoff aus der Reihe der Alkine. Ethin ist ein farbloses Gas, das mit rußender Flamme brennt. Reines Ethin ist fast geruchlos, aus Carbid entwickeltes Ethin hat durch Spuren von Phosphin, Schwefelwasserstoff und anderen Verbindungen einen unangenehmen, charakteristischen Geruch. Mit Luft bildet Ethin explosive Gemische. Aufgrund seiner hohen Bindungsenergie entstehen beim Verbrennen sehr hohe Temperaturen, beim Verbrennen mit reinem Sauerstoff bis 3000 °C, was beim autogenen Schweißen genutzt wird. Ethin kommt handhabungssicher in gelben...

  • Explosion

    [zu lat. explodere »unter Druck entweichen«]: Im engeren Sinne eine sich extrem schnell fortpflanzende chemische Reaktion, die mit starker Gas- und Hitzeentwicklung verbunden ist, wodurch es zu einem großen Druckanstieg kommt. Die entstehende Druckwelle kann unter lautem Knall in der Umgebung große Zerstörungen hervorrufen. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Reaktion beträgt z. B. bei Schwarzpulver 400 m/s, bei Knallgas 2820 m/s, bei Nitroglycerin 7450 m/s. Die damit verbundene Ausdehnung bzw. Verdichtung der entstehenden Gase kann eine Geschwindigkeit von bis zu 10000 m/s erreichen. Bei...

  • Exsikkator

    [zu lat. exsiccare »austrocknen«]: Gefäß zum Trocknen oder Auf bewahren feuchtigkeitsempfindlicher Stoffe. Im Labor wird meist ein Exsikkator in Form eines gläsernen Topfes verwendet. Im unteren Teil befindet sich ein Trockenmittel; es werden (nach zunehmender Wirksamkeit geordnet) Calciumchlorid, CaCl2, Silicagel, konzentrierte Schwefelsäure, H2SO4, oder Phosphorpentoxid, P2O5, verwendet. Darüber liegt der durchlöcherte Exsikkatoreinsatz, auf dem sich in Tiegeln oder Schalen die zu trocknenden Substanzen befinden. Durch Evakuieren des Exsikkators kann die trocknende Wirkung noch gesteigert...

  • Extraktion

    [zu lat. extractum »herausgezogen «]: Herauslösen einzelner Stoffe aus einem flüssigen oder festen Gemenge, dem Extraktionsgut, mithilfe geeigneter Lösungsmittel (Extraktionsmittel). Der herausgelöste (extrahierte) Stoff heißt Extrakt oder Auszug. Die Diffusion des Stoffes vom Extraktionsgut in das Lösungsmittel erfolgt umso schneller, je größer der Konzentrationsunterschied zwischen beiden ist. Das einfachste Extraktionsverfahren besteht darin, Extraktionsmittel und Extraktionsgut in einem dicht verschlossenen Gefäß wiederholt auszuschütteln. Dabei geht jedes Mal ein Teil des zu...