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Ein chemisches Gleichgewicht kann sich nur bei einer umkehrbaren chemischen Reaktion im geschlossenen thermodynamischen System einstellen. Es kann durch Änderungen der Reaktionsbedingungen Temperatur, Druck oder Konzentration der Reaktanten auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden.

* 11.08.1836 in Christiania
† 14.01.1902 in Christiania (dem heutigen Oslo, Norwegen)

CATO MAXIMILIAN GULDBERG war ein norwegischer Mathematiker. Er entwickelte zusammen mit dem Chemiker PETER WAAGE zwischen 1864 und 1867 auf der Grundlage physikochemischer Untersuchungen von Gasen und Lösungen das Massenwirkungsgesetz. Dieses fundamentale chemische Gesetz blieb lange Zeit unbeachtet, bis es 1877 von OSTWALD bestätigt wurde. Der geniale, sehr zurückgezogen lebende Theoretiker leitete ebenfalls weitgehend unbeachtet bereits 1867 die ideale Gasgleichung ab.

Kalkstein (Calciumcarbonat) ist eine Ionenverbindung, die in verschiedenen Formen in der Natur vorkommt. Gebirgszüge, Korallenriffe und Tropfsteinhöhlen bestehen hauptsächlich aus Kalkstein, der durch eine Folge chemischer Reaktionen und erdgeschichtlicher Prozesse entstanden ist. Marmor und Kreide sind spezielle Formen des Calciumcarbonats.
Die Verwendung von Kalkstein ist sehr vielseitig. Es wird in der Bauindustrie, zur Rauchgasentschwefelung in Kraftwerken und als Düngemittel eingesetzt. Umgangssprachlich bezeichnet man Calciumcarbonat auch als Kalk, obwohl in der Bauindustrie auch andere chemische Verbindungen (Calciumoxid und Calciumhydroxid) ähnliche Namen tragen.

* 08.10.1850 in Paris
† 17.09.1936 in Miribelle-Echelles

HENRY LE CHATELIER war ein französischer Chemiker und Ingenieur. Berühmt wurde er durch seine Untersuchungen zum chemischen Gleichgewicht. Er formulierte die Bedingungen zur Einstellung eines chemischen Gleichgewichts und das Prinzip des kleinsten Zwangs. Dieses besagt, dass sich das chemische Gleichgewicht einem äußeren Zwang immer so entzieht, dass die Wirkungen des äußeren Zwangs verkleinert werden.
Obwohl das Prinzip von LE CHATELIER nur qualitative Schlussfolgerungen zur Lage des chemischen Gleichgewichts zulässt, ist es speziell für Gleichgewichtsreaktionen in der chemischen Industrie von herausragender wirtschaftlicher Bedeutung.

Die Löslichkeit von Stoffen ist eine wichtige Größe in der analytischen und in der technischen Chemie. Sie entspricht der Konzentration eines Stoffes in einer gesättigten Lösung, die keine weiteren Teilchen des Feststoffes mehr aufnehmen kann. Die Löslichkeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, der Art des gelösten Stoffs, dem Lösungsmittel, der Temperatur und dem pH-Wert der Lösung und eventuellen Zusätzen. So kann die Löslichkeit durch Zugabe von Säuren oder Komplexbildnern beeinflusst werden. In beiden Fällen liegt neben dem Löslichkeitsgleichgewicht ein weiteres chemisches Gleichgewicht vor und man spricht von gekoppelten Gleichgewichten.

Bei reversiblen chemischen Reaktionssystemen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Hin- und Rückreaktion ein. Solche Reaktionen verlaufen nicht vollständig, d. h. die Konzentration der Ausgangsstoffe sinkt nicht auf null. In Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen (Druck, Temperatur) werden konstante Gleichgewichtskonzentrationen der an der Reaktion beteiligten Stoffe erreicht. Mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes können diese in Form der Gleichgewichtskonstanten berechnet werden.

Die Gleichgewichtskonstante ist eine thermodynamische Größe, die sich aus den energetischen Unterschieden zwischen Ausgangsstoffen und Reaktionsprodukten ergibt. Aus der thermodynamischen Ableitung der Gleichgewichtskonstanten K erhält man folgenden quantitativen Zusammenhang:

${\Delta }_R{G}^0=–R·T·\ln K\text{bzw}\text{.}K=e^{–\frac{{\Delta }_R{G}^0}{R·T}}$

Die Berechnung der Gleichgewichtskonstanten aus der freien Standardreaktionsenthalpie ist viel einfacher als die experimentelle Bestimmung aller Konzentrationen im chemischen Gleichgewicht.

Chemische Gleichgewichte lassen sich nicht nur durch Änderung der Konzentrationen, der Ausgangsstoffe oder Produkte beeinflussen, sondern auch durch äußere Einflüsse, wie z. B. Temperatur- und Druckveränderungen. Hier gilt stets das von LE CHATELIER und K. F. BRAUN formulierte Prinzip des kleinsten Zwangs. Dieses besagt, dass sich das chemische Gleichgewicht einem äußeren Zwang immer so entzieht, dass die Wirkungen der äußeren Veränderung verkleinert werden.

Chemische Reaktionen werden nach verschiedenen Gesichtspunkten unterteilt. Bei organischen Reaktionen werden fast immer Atombindungen gespalten und wieder neu geknüpft, sodass sich die Unterteilung von der Unterteilung anorganischer Reaktionen unterscheidet. In der Organik betrachtet man hauptsächlich die Änderung des Bindungszustandes der Kohlenstoffatome und unterscheidet danach zwischen Substitution, Addition und Eliminierung. Aber auch organische Redoxreaktionen spielen eine wichtige Rolle als Nachweisreaktionen und in der Synthesechemie.

* 29.06.1833 in Flekkefjord
† 13.01.1900 in Christiania

PETER WAAGE war ein norwegischer Chemiker. Er entwickelte zusammen mit dem Mathematiker CATO MAXIMILIAN GULDBERG zwischen 1864 und 1867 auf der Grundlage physikochemischer Untersuchungen von Gasen und Lösungen das Massenwirkungsgesetz. Dieses fundamentale chemische Gesetz blieb lange Zeit unbeachtet, bis es 1877 von OSTWALD bestätigt wurde.
WAAGE hat nichts mit dem gleichnamigen seit dem Altertum bekannten Messgerät zur Bestimmung der Masse zu tun.

Die Härte des Wassers entsteht durch gelöste Salze. In natürlichen Wässern sind das vor allem Magnesium- und Calciumhydrogencarbonat und -sulfat die aus dem Boden gelöst wurden. Je mehr Salze im Wasser gelöst sind desto härter ist das Wasser. Die Wasserhärte ist je nach Beschaffenheit des Bodens von Region zu Region verschieden.

Man unterscheidet dabei zwischen permanenter Härte und temporärer Härte. Die temporäre Härte wird durch den Gehalt an Hydrogencarbonaten verursacht und kann durch Erhitzen entfernt werden. Die permanente Härte wird durch die Sulfate verursacht und bleibt beim Erhitzen unverändert.

Als Maß für die Wasserhärte galt früher in Deutschland das „Grad deutscher Härte“– °dH. Inzwischen gibt man die Wasserhärte allerdings durch die Konzentration der Erdalkaliionen in mmol/l an.

Natrium ist ein auf frischer Schnittfläche silberweißes, weiches Alkalimetall. Es ist sehr reaktiv und reagiert spontan u. a. mit Luftsauerstoff und Wasser. Natrium bildet ionische, meist gut in Wasser lösliche, Verbindungen, von denen z. B. Natriumchlorid (Steinsalz) und Natriumcarbonat in riesigen Lagerstätten in der Natur vorkommen. Die Gewinnung des Metalls erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse.

Neodym ist ein silberweißes Metall. Als 3. Element der Gruppe der Lanthanoide werden von den 6 Außenelektronen, [Xe] 4f⁴ 6s², bei chemischen Reaktionen nur 3, in Ausnahmefällen 4, abgegeben, so dass Neodym überwiegend blauviolette Neodym(III)-Verbindungen bildet. Aus NdF₃ kann durch Reduktion mit Calcium das Metall gewonnen werden, das als Legierungsbestandteil die Festigkeit von Magnesiumlegierungen erhöht. Verschiedene Verbindungen, wie das Oxid, Nd₂O₃, werden in der Glasindustrie und der optischen Industrie genutzt.

Neon ist ein reaktionsträges Edelgas von dem noch keine stabilen Verbindungen bekannt sind. Es wird durch fraktionierte Destillation verflüssigter Luft gewonnen (Linde-Verfahren) und u. a. in der Kälte- und Leuchttechnik eingesetzt.

Neptunium ist das 4. Element der Gruppe der Actinoide und damit das 1. Transuran-Element. Das radioaktive, dehnbare, silberweiß glänzende und reaktionsfähige Schwermetall bildet Verbindungen mit den Oxidationszahlen III bis VII. ²³⁷Np lässt sich aus Kernabbränden isolieren und aus NpF₃ mit Barium metallothermisch gewinnen. In verdünnten Säuren löst sich das Metall unter Bildung purpurfarbener Np(III)-Ionen, die durch Luftsauerstoff in grüne Np(IV)-Lösungen übergeführt werden. Mit starken Oxidationsmitteln sind Np(VII)-Verbindungen (z. B. Lithiumneptunat(VII), Li₅NpO₆) erhältlich.

Mithilfe der nernstschen Gleichung kann das Elektrodenpotenzial beliebiger Elektroden aus der ablaufenden Redoxreaktion berechnet werden. Das Elektroden- bzw. Redoxpotenzial ist ein Maß für das Oxidationsvermögen des Oxidationsmittels in wässriger Lösung. Es ist abhängig vom betrachteten Redoxpaar, den Konzentrationen der an der Redoxreaktion beteiligten Komponenten, der Temperatur und dem Druck (Gaselektroden). Je nach Art des Potenzial bestimmenden Schritts der Redoxreaktion unterscheidet man verschiedene Arten von Elektroden.

Zu den Nichtmetallen gehören die Edelgase und die Halogene, sowie Sauerstoff, Schwefel, Selen, Stickstoff, Phosphor, Kohlenstoff und Wasserstoff. Mit Ausnahme des Wasserstoffes sind die nichtmetalle rechts im Priodensysthem der Elemente (PSE) angeordnet. Nichtmetalle sind Gase, Flüssigkeiten oder liegen in kristalliener Form vor. Im Gegensatz zu Metallen leiten die Nichtmetalle den elektrischen Strom und die Wärme im Allgemeinen nur schlecht.

Nickel ist ein zähes, silberweißes, die Wärme und den elektrischen Strom gut leitendes Element der 8. Nebengruppe. Es reagiert erst bei höheren Temperaturen mit Sauerstoff und den Halogenen. Es werden überwiegend Nickel(II)-Verbindungen gebildet. Nickel wird meist aus sulfidischen Erzen gewonnen und durch thermische Zersetzung von Ni(CO)₄ in Reinstnickel überführt. Als Legierungsmetall erhöht es die Härte, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Stahl (Nickel- und Chrom-Nickel-Stahl). Es ist ein wichtiger Hydrierungskatalysator.

Niobium ist ein stahlgraues, korrosionsbeständiges, duktiles Schwermetall der 5. Nebengruppe, von dem sich Verbindungen überwiegend mit der Oxidationsstufe +V ableiten. Es kommt als Eisenniobat (Columbit) vor und ist immer mit Tantal vergesellschaftet. Die Trennung der Elemente kann durch fraktionierte Kristallisation der Fluorometallate(V) erfolgen. Aus NbF lässt sich das Metall durch Reduktion mit Natrium gewinnen. Niobium ist ein wichtiger Legierungsbestandteil bei der Herstellung temperaturbeständiger Werkstoffe.

Nobelium wurde 1957 künstlich hergestellt. Es ist das 13. Element der Gruppe der Actinoide. Mit einer Valenzelektronenkonfiguration [Rn] 5f¹⁴7s² bildet es überwiegend Verbindungen der Oxidationsstufe II. Die No²⁺- Ionen sind in Wasser stabil. Die Chemie des Elementes ähnelt der des Strontiums. Eingehende Kenntnisse über die physikalischen und chemischen Eigenschaften liegen noch nicht vor.

Osmium ist ein sprödes, hochschmelzendes Edelmetall der 8. Nebengruppe. Das Metall ist chemisch resistent und löst sich bei 20 °C auch nicht in Königswasser.
Die wichtigsten Oxidationsstufen sind +IV und +VIII. Oberhalb von 300 °C reagiert Osmium mit Sauerstoff unter Bildung des giftigen Tetraoxids OsO₄.
Der Einsatz des Osmiums in der Technik ist auf wenige Schwerpunkte begrenzt.
Einige besonders harte Legierungen enthalten Osmium.

Palladium ist ein silberweißes, dehnbares Edelmetall (8. Nebengruppe). Nach aufweändiger Trennung von den anderen Edelmetallen wird (NH₄)₂[PdCl₆] abgeschieden und mit Wasserstoff zum Metall reduziert. Durch ein heißes Pd-Blech diffundiert Wasserstoff sehr leicht und kann so von anderen Gasen getrennt werden. Die wichtigsten Oxidationsstufen in den Pd-Verbindungen sind +II und +IV. Wie die anderen Edelmetalle der 8. Nebengruppe dient Palladium als Katalysator (z. B. Olefinoxidation) und als Legierungsmetall..

Das von MENDELEJEW formulierte Gesetz der Periodizität besagt, dass sich die Eigenschaften der Elemente periodisch – also regelmäßig wiederkehrend - in Abhängigkeit von den Atomgewichten bzw. Massen ändern. Damit ist gemeint, dass in den Perioden und Hauptgruppen des PSE immer wiederkehrende Tendenzen der Elementeigenschaften zu beobachten sind. Dazu gehören die Änderungen der Atomradien, der Elektronegativität, des Metallcharakters und der Wertigkeit der Elemente.
Heute wissen wir, dass die Ursachen für die periodische Änderung der Eigenschaften im inneren Aufbau der Atome also der Kernladungszahl und der Besetzung der Elektronenschalen zu suchen sind.

Phosphor ist ein reaktionsfähiges Nichtmetall, das in verschiedenen Modifikationen (weißer, schwarzer, violetter Phosphor) vorliegen kann. In der Natur kommt Phosphor hauptsächlich in Form von Phosphaten vor, aus denen er bei hohen Temperaturen durch Reduktion mit Kohlenstoff gewonnen wird. Die Oxidationsstufen +III und +V sind bei dem Element der V. Hauptgruppe besonders häufig. Phosphate finden als Dünger Verwendung. Phosphor ist ein biologisch bedeutsames Element (Knochen, Zähne, DNA, Energieträger ATP).

Platin ist ein dehnbares graues Edelmetall der 8. Nebengruppe. Die wichtigsten Oxidationsstufen sind +II (z. B. PtCl₂) und +IV (z. B. PtO₂). Die Gewinnung von Platin erfolgt hauptsächlich aus den bei der Kupfer- und Nickelproduktion anfallenden Edelmetallkonzentraten. Verwendung findet Platin als Katalysatormetall (z. B. Oxidation von NH₃, Autoabgasreinigung), zur Herstellung von widerstandsfähigen Pt/Au-Legierungen und in der Schmuckindustrie.