Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

Elemente: Entdeckungsgeschichte, Vorkommen, (Häufigkeit), Darstellung, Gruppentendenzen, charge-transfer-Komplexe (Festkörperstruktur I2), technische Produktion von F2, Cl2, Br2, I2, Chloralkalieelektrolyse, Bedeutung der Elemente in Anwendungen, biolog. Bedeutung Iod

H-X-Verbindungen: Darstellung von HBr und HI, Stabilität HI, HCl als technisches Überschussprodukt (Deacon-Verfahren), Eigenschaften HF, H-Brückenbindung, HF2

–-Ion (MO), Glasätzung, HCl/H2O als Azeotrop

Sauerstoff-Säuren und ihre Salze, Oxide: Aziditäten, Stabilitäten, Frost-Diagramm, Reaktivität Cl2 in Laugen, Produktion KClO3, Perchlorate (Darstellung, Produktion), Feststoffraketen, HClO und Dichlormonoxid, Chlordioxid (Produktion, Ladungsverteilung, Dimerisierung, Anwendung, Reaktionen), Chlorylfluorid, Chlorylperchlorat, Cl2O7, Iodsäure, I 2O5, Periodsäure, Perbromat-Problem, Bromoxide Problem, Bromoxide

Element-Halogenide: Übergang ionisch/kovalent, Trends Fp, Kp von EFn zu EIn, Löslichkeiten, Darstellungsmethoden (erreichbare Oxidationsstufen, Unterschied HX zu X2 als Reagenz) , Entwässerungsproblematik, harte und weiche Fluorierungsmittel, Strukturtypen (EXn,für n = 1 bis 6, 3D→Schicht→Molekül), Gittertypen CaF2 und CdI2

Interhalogen-Verbindungen: Darstellung, Stöchiometrien, Strukturen (VSEPR), BrF3 als Lösungsmittel, Fluorierungsmittel (ClF5), F–-Ionen-Transfer, Anionen (mit CsF), Kationen (mit AsF5)

Ozonschichtproblem: FCKW, Verhalten von Chlormonoxid ClO

Die folgenden Folien haben in der Vorlesung zur Veranschaulichung ausgewählter Fakten gedient, sie stellen keine umfassende

Darstellung der betreffenden Themen dar.

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

400

500

600

700D

iss.

-En

thal

pie

/ kJ

mo

l-1

HCl

HF

CH Br

CH3Cl

CH3F

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

0

100

200

300

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Bindungslänge-1

Dis

s.-E

nth

alp

ie /

kJ m

ol

I2

Br2

Cl2

F2

HBr

HICH3I

CH3Br

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

HOMO: ππππg*

LUMO: σσσσu*

LUMO: I2-NMe3

LUMO (I2)

HOMO (NMe3)

Br2 I2-NMe3I2

HOMO: ππππg*

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

Iodstärkekomplex zum Iod-Nachweis: Iodid-Ionen notwendig

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

Amalgam-Verfahren

Trick:keine H2-Entwicklung am Quecksilber (Überspannung)Abscheidung von metallischem NatriumAmalgambildung: Lösung Na in Hg

Membran-Verfahren(BASF, 2004)

Membran: Nafion,eklusiver Transportvon Na+-Ionen

Amalgambildung: Lösung Na in Hg

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

-40,0

-20,0

0,0

20,0

40,0

Kp

-140,0

-120,0

-100,0

-80,0

-60,0

Fp

HF HCl HBr HI

1s (H) 3px (Cl)

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

MO-Schema HCl

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

Frost-Diagramm für Chlor in saurer und alkalischer Lösung

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

CaF2-StrukturCa (grau) KooZ 8F (grün) KooZ 4

Radien:Ca2+: 0.99 ÅF–: 1.33 Å

Vorlesung Anorganische Chemie I: Halogene

CdI2-StrukturCd (grau) KooZ 6I (blau) KooZ 2

B

A

A

Spaltebene

Radien:Cd2+: 0.95 ÅI–: 2.20 Å

A

B