Natriumchlorid-Synthese + Natrium sehr reaktives Metall Chlorgas sehr reaktives Nichtmetall...
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Natriumchlorid-SyntheseNatriumchlorid-Synthese
+
Natriumsehr reaktives
Metall
Chlorgassehr reaktives
Nichtmetall
NatriumchloridSalz
Metalle Halbmetalle NichtmetalleMetalle Halbmetalle Nichtmetalle
788Ra87Fr
6
86Rn85At84Po208,98
83Bi207,19
82Pb204,3
81Tl137,33
56Ba132,90
55Cs
5131,30
54Xe126,90
53I127,60
52Te121,75
51Sb118,69
50Sn114,82
49In87,62
38Sr85,47
37Rb
483,80
36Kr79,909
35Br78,96
34Se74,922
33As72,59
32Ge69,72
31Ga40,08
20Ca39,102
19K
339,948
18Ar35,453
17Cl32,064
16S30,97
15P28,08
14Si26,982
13Al24,312
12Mg22,99
11Na
220,183
10Ne18,998
9F15,999
8O14,007
7N12,011
6C10,811
5B9,0122
4Be6,939
3Li
14,003
2He1,008
1H
VIIIVIIVIVIVIIIIII
PeriodenHauptgruppen
788Ra87Fr
6
86Rn85At84Po208,98
83Bi207,19
82Pb204,3
81Tl137,33
56Ba132,90
55Cs
5131,30
54Xe126,90
53I127,60
52Te121,75
51Sb118,69
50Sn114,82
49In87,62
38Sr85,47
37Rb
483,80
36Kr79,909
35Br78,96
34Se74,922
33As72,59
32Ge69,72
31Ga40,08
20Ca39,102
19K
339,948
18Ar35,453
17Cl32,064
16S30,97
15P28,08
14Si26,982
13Al24,312
12Mg22,99
11Na
220,183
10Ne18,998
9F15,999
8O14,007
7N12,011
6C10,811
5B9,0122
4Be6,939
3Li
14,003
2He1,008
1H
VIIIVIIVIVIVIIIIII
PeriodenHauptgruppen
*
* * *
*
*
*
* 2-atomige Moleküle
KugelwolkenmodellKugelwolkenmodellI II III IV V VI VII VIII
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
Ionenbildung im KugelwolkenmodellIonenbildung im Kugelwolkenmodell
Natrium-Ion + Chlorid-Ion
+ ++
–
Na + Cl Na + Cl–+
Natrium-Atom + Chlor-Atom
Kation
Salz, Ionenverbindung
1 e–
Nichtmetall-Atom Anion Metall-Atom
Ionenbildung im SchalenmodellIonenbildung im Schalenmodell
Natrium-Atom + Chlor-Atom Metall-Atom + Nichtmetall-Atom
Salz, Ionenverbindung
Natrium-Ion + Chlorid-Ion Kation + Anion
+ +
Na + Cl Na + Cl–+
Salze
Aufgabe 2Aufgabe 2
2 K + S 2 K+ + S2- K2S Kaliumsulfid
Mg + O Mg2+ + O2- MgO Magnesiumoxid
2 Al + 3 O 2 Al3+ + 3 O2- Al2O3
Aluminiumoxid
3 Ca + 2 P 3 Ca2+ + 2 P3- Ca3P2
Calciumphosphid
Ge + 2 O Ge4+ + 2 O2- GeO2
Germaniumoxid
3 Na + N 3 Na+ + N3- Na3N Natriumnitrid
ZusatzaufgabeZusatzaufgabe
FeCl2 Fe2+ 2 Cl- Eisen(II)chlorid
FeCl3 Fe3+ 3 Cl- Eisen(III)chlorid
Cr2O3 2 Cr3+ 3 O2- Chrom(III)oxid
Cu2S 2 Cu+ S2- Kupfer(I)sulfid
CuS Cu2+ S2- Kupfer(II)sulfid
Aus welchen Ionen besteht:
Ionenbildung im KugelwolkenmodellIonenbildung im Kugelwolkenmodell
Natrium-Ion + Chlorid-Ion
+ ++
–
Na + Cl Na + Cl–+
Natrium-Atom + Chlor-Atom
Kation
Salz, Ionenverbindung
1 e–
Nichtmetall-Atom Anion Metall-Atom
Atom- und IonenradienAtom- und Ionenradien
Metalle Nichtmetalle
Li Li+
Na Na+
F– F
Cl
Be2+Be
Cl–
OO2–
Atom Kation Anion Atom
SalzgitterSalzgitter
KZ 8
CsCl-Typ
KZ 6
NaCl-Typ
KZ 4
ZnS-Typ
K
A
r0.73
rK
A
r0.41
r
NaCl-TypNaCl-Typ
• energetisch günstig
• schwache Abstossung zwischen Anionen
• starke Anziehung zwischen Anionen und Kationen
• Grenzfall
• Abstossung zwischen Anionen
• Anziehung zwischen Anionen und Kationen
• energetisch ungünstig
• starke Abstossung zwischen Anionen
• schwache Anziehung zwischen Anionen und Kationen
Salze
Kritisches Radienverhältnis für das NaCl-GitterKritisches Radienverhältnis für das NaCl-Gitter
rA +rK
rA +rK
2 rA
a2 + b2 = 2 a2 = c2
2 (rA + rK)2 = (2 rA)2
A K A
A K A A
2 r r = 2 r
2 r 2 r = 2 r - 2 r
K A A A
K
A
2 r = 2 r - 2 r :r
r 2 = 2 - 2 : 2
r
K
A
r 2 - 2 = = 0.414
r 2
NaCl-TypNaCl-Typ
• energetisch günstig • Grenzfall
A K A A
A K A
2 r r = 2 r + x -2 r
x = 2 r r - 2 r
4. a2 + b2 = 2 a2 = c2
2 (rA + rK)2 = (2 rA + x)2
NaCl: x = 31.15 pm NaI: x = 8.3 pm
SalzgitterSalzgitter
KZ 8
CsCl-Typ
KZ 6
NaCl-Typ
KZ 4
ZnS-Typ
K
A
r0.73
rK
A
r0.41
r
Salze
Natriumchlorid-SyntheseNatriumchlorid-Synthese
+
Natriumsehr reaktives
Metall
Chlorgassehr reaktives
Nichtmetall
NatriumchloridSalz
NaCl-SyntheseNaCl-Syntheseund Energieund Energie
1 Elektron
Film
Natrium-Atomverband
Chlor-Moleküle
Natriumatome
Chloratome
Energiezufuhr
Energiezufuhr
Chlorid-IonNatrium-Ion
Natriumchlorid-Ionenverband
Energieabgabe
Atomradien, Ionenradien und Ionisierungsenergien einiger Metalle
Element Atomradius (pm)
Ionenradius (pm)
Ionisierungsenergie (kJ . mol-1)
Li / Li+ 152 68 521
Na /Na+ 186 97 496
K / K+ 227 133 417
Rb / Rb+ 248 147 401
Cs / Cs+ 265 167 374
Be / Be2+ 112 35 2657
Mg / Mg2+ 160 66 2176
Ca / Ca2+ 197 99 1724
Sr / Sr2+ 215 113 1598
Ba / Ba2+ 217 135 1464
Fe / Fe2+ 124 74 2314
Zn / Zn2+ 133 74 2640
Ni / Ni2+ 125 69 2490
Pb / Pb2+ 175 120 2159
Al / Al3+ 143 51 5100
Fe / Fe3+ 124 64 5565
Gitterenergie (kJ /mol)
F Cl Br I O2 S2
Li+ -1039 -850 -802 -742 -2818 -2476
Na+ -920 -780 -740 -692 -2482 -2207
K+ -816 -710 -680 -639 -2236 -2056
Rb+ -780 -686 -658 -621 -2165 -1953
Cs+ -749 -651 -630 -599 -2067 -1854
Be2+ -3476 -2994 -2896 -2784 -4446 -3835
Mg2+ -2949 -2502 -2402 -2293 -3794 -3302
Ca2+ -2617 -2231 -2134 -2043 -3404 -3016
Sr2+ -2482 -2129 -2040 -1940 -3226 -2851
Ba2+ -2330 -2024 -1942 -1838 -3057 -2728
Sublimationsenergie (kJ /mol)
Li 161
Na 109
K 90
Rb 87
Cs 79
Be 324
Mg 148
Ca 178
Sr 164
Ba 180
Atomradien, Ionenradien und Elektronenaffinität einiger Nichtmetalle
Element Atomradius (pm)
Ionenradius (pm)
Elektronenaffinität (kJ . mol-1)
F/ F 71 133 - 333
Cl /Cl 99 181 - 348
Br/ Br 114 196 - 324
I / I 133 220 - 296
O / O2 74 132 + 696
S / S2 102 184 + 333
Durchschnittliche Durchschnittliche BindungsenthalpienBindungsenthalpien
bei 25 °C bei 25 °C
Einfachbindungen H (kJ / mol)
Br C Cl F H I N O P S Si
Br 193 285 219 249 366 178 234 264 218 325
C 285 348 339 489 413 218 305 358 264 272 285
Cl 219 339 242 253 431 211 192 208 322 271 397
F 249 489 253 159 567 280 278 193 503 327 586
H 366 413 431 567 436 298 391 463 323 367 318
I 178 218 211 280 298 151 234 184 234
N 305 192 278 391 163 201
O 234 358 208 193 463 234 201 146 335 451
P 264 264 322 503 322 184 335 172
S 218 272 271 327 367 255 293
Si 325 285 397 586 318 234 451 293 176
Mehrfachbindungen H (kJ/mol)
C=C 614 C≡C 839
C=N 615 C≡N 891
C=O 745 N≡N 945
C=S 536
N=N 418
N=O 607
O=O 498
NaCl-SyntheseNaCl-Syntheseund Energieund Energie
1 Elektron
Natrium-Atomverband
Chlor-Moleküle
Natriumatome
Chloratome
Chlorid-IonNatrium-Ion
Gitterenergie
Sublimations-energie
Bindungs-energie
Elektronen-affinität
Ionisierungs-energie
Natriumchlorid-Ionenverband
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
En
erg
ie (
kJ
/mo
l)
109
496
½ 242
-348
-780
Na(s) Na(g) Na+(g)
NaCl-Bildung und EnergieNaCl-Bildung und Energie
½ Cl2(g) Cl(g) Cl-(g)
NaCl(s)
1
2
3
4 5
1
2
3
4
5
-402Reaktions-enthalpie
NaCl-Bildung und EnergieNaCl-Bildung und Energie
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
En
erg
ie (
kJ
/mo
l)
Reaktions-enthalpie
Aktivierungs-energie
Na + ½ Cl2
NaCl
2 Mg(s) 2 Mg(g) 2 Mg2+(g)
Aufgabe 5Aufgabe 5
O2(g) 2 O(g) 2 O2-(g)
2 MgO (s)
1
2
3
4
5
H 2 148 2 2176 498 2 696 2 ( 3794) 1050 kJ für 2mol MgO
1050kJH 3mol 1575 kJ für 3mol MgO
2mol
2 Rb(s) 2 Rb(g) 2 Rb+(g)
Aufgabe 5Aufgabe 5
Br2(g) 2 Br(g) 2 Br-(g)
2 RbBr (s)
1
2
3
4
5
H 2 87 2 401 193 2 ( 324) 2 ( 658) 795 kJ für 2 mol RbBr
m 50gn 0.302 mol
M (85.47 79.9)
795kJH 0.302mol 120.2 kJ für 50g RbBr
2mol
Salze sind sprödeSalze sind spröde
Schlag
Salze haben einen hohen SchmelzpunktSalze haben einen hohen Schmelzpunkt
Wärmezufuhr
Die Ionen haben die Gitterkräfte überwunden
Elektrische LeitfähigkeitElektrische Leitfähigkeit
Elektrode
NaCl-Schmelze(> 801 °C)
Metalldraht–Pol+Pol
e–
e–e–
e–
gibt ein e– ab nimmt ein e– auf
stromleitung
Leitfähigkeit
1. Setze die fehlenden Formeln bzw. Namen ein. Elemente Ionen Formel des Salzes Name
Ca und N .................... .............................. ...............................................
.................... .............................. Bariumhydrid
…………….. ……………………. Cobalt(III)chlorid
……………. Ti2O3 ………………………………….
2. Ordne folgende Verbindungen nach ihrem Schmelzpunkt und erkläre die Reihenfolge sorfältig: Aluminiumnitrid, Rubidiumsulfid und Natriumsulfid.
3. Calcium und Fluorgas reagieren zu Calciumfluorid. Zerlege die Reaktion in einzelne
Teilschritte und berechne die Reaktionsenthalpie für die Bildung von 5 g Calciumfluorid.
4. Das Salz KX kristallisiert im gleichen Gittertyp wie NaCl. Der Abstand zwischen den Anionen beträgt 73.3 pm, Anionen und Kationen berühren sich. Um welches Element handelt es sich bei X? Rechne!
Beispiel: Reaktion von Calcium mit StickstoffBeispiel: Reaktion von Calcium mit Stickstoff
1) Oxidation: Ca Ca2+ + 2e-
2) Reduktion: N + .3e- N3-
Zu 1) Ca hat 2 Valenzelektronen (Hauptgruppe II), die bei der Oxidation abgegeben werden.
Zu 2) N hat 5 Valenzelektronen (Hauptgruppe V). Bei der Reduktion werden 3 aufgenommen, damit N Edelgaskonfiguration bekommt (8 Elektronen auf der äussersten Schale)
Bei der Oxidation müssen gleich viele Elektronen abgegeben werden, wie bei der Reduktionaufgenommen werden 1) mit 3 multiplizieren, 2) mit 2 multiplizieren.
Zu 3) 1) und 2) addieren.
Zu 4) Stickstoff bildet 2-atomige Moleküle. Die Ionen lagern sich zu einem Ionengitter zusammen. Ionen ersetzen durch Verhältnisformel des Salzes (Ca3N2).
3) Redox- gleichung: 3 Ca + 2 N 3Ca2+ + 2 N3
4) Reaktions- gleichung: 3 Ca + N2 Ca3N2
1) Oxidation: 3 Ca 3 Ca2+ + 3 . 2e- . 3
2) Reduktion: 2 N + 2.3e- 2 N3- . 2
Nichtmetalle: 2-atomige MoleküleNichtmetalle: 2-atomige Moleküle
Folgende Nichtmetalle kommen als 2-atomige Moleküle vor:
H2, N2, O2 und alle Halogene F2, Cl2, Br2, I2
Schwefel wird nur als S geschrieben (obwohl er in Form von S8
Aufgabe 9Aufgabe 9
b) Oxidation: 2 Al 2 Al3+ + 2 . 3e- . 2
Reduktion: 3 O + 3.2e- 3 O2- . 3
Redoxgl.: 2 Al + 3 O 2 Al3+ + 3 O2-
Reaktionsgl.: 2 Al + 1 ½ O2 Al2O3
Aufgabe 9Aufgabe 9
c) Oxidation: 2 K 2 K+ + 2.1e- . 2
Reduktion: S + 2e- S2-
Redoxgl.: 2 K + S 2 K+ + S2-
Reaktionsgl.: 2 K + S K2S
d) Oxidation: 3 Ca 3 Ca2+ + 3 . 2e- . 3
Reduktion: 2 N + 2.3e- 2 N3- . 2
Redoxgl.: 3 Ca + 2 N 3 Ca2+ + 2 N3-
Reaktionsgl.: 3 Ca + N2 Ca3N2
Aufgabe 10
Indiumsulfid: In2S3 2In3+ + 3S2-
(Indium ist in der 3. Hauptgruppe)
Silber(I)sulfid: Ag2S 2Ag+ + S2-
Eisen(III)chlorid: FeCl3 Fe3+ + 3Cl-
Eisen(III)oxid: Fe2O3 2Fe3+ + 3O2-
Thermit-ReaktionThermit-Reaktion
AluminiumFe2O3
Eisen
ElektrolyseElektrolyse
Elektrolyse einer CuClElektrolyse einer CuCl22-Lösung-Lösung
Cu2+ (aq)
Cu(s)
Cu2+ (aq) 2 Cl– (aq)
Elektrolyse von NaCl-LösungElektrolyse von NaCl-Lösung
NaCl
H2Cl2
WasserPhenol-phtalein
Natronlauge
Elektrolyse einer NaCl-LösungElektrolyse einer NaCl-Lösung
Produkte der NaCl-ElektrolyseProdukte der NaCl-Elektrolyse