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4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften.

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Präsentation zum Thema: "4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften."—  Präsentation transkript:

1 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften

2 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften

3 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften O

4 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften O S

5 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften O Se S

6 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften O Se S Te

7 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften O Se S Te Po

8 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften

9 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Gruppeneigenschaften

10 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Sauerstoff ist das häufigste Element in der Erdkruste

11 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Sauerstoff ist das häufigste Element in der Erdkruste + Volumenanteil in der Luft 21 % + hoher Anteil in Silicaten, Carbonaten und Oxiden

12 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Sauerstoff ist das häufigste Element in der Erdkruste + Volumenanteil in der Luft 21 % + hoher Anteil in Silicaten, Carbonaten und Oxiden

13 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Schwefel kommt vor + gediegen in Lagerstätten + in gebundener Form, vor allem Schermetallsulfide wie # Pyrit FeS 2

14 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Schwefel kommt vor + gediegen in Lagerstätten + in gebundener Form, vor allem Schermetallsulfide wie # Pyrit FeS 2 # Zinkblende ZnS

15 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Schwefel kommt vor + gediegen in Lagerstätten + in gebundener Form, vor allem Schermetallsulfide wie # Pyrit FeS 2 # Zinkblende ZnS # Bleiglanz PbS

16 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Schwefel kommt vor + gediegen in Lagerstätten + in gebundener Form, vor allem Schermetallsulfide wie # Pyrit FeS 2 # Zinkblende ZnS # Bleiglanz PbS # Kupferkies CuFeS 2

17 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Schwefel kommt vor + gediegen in Lagerstätten + in gebundener Form, vor allem Schermetallsulfide wie # Pyrit FeS 2 # Zinkblende ZnS # Bleiglanz PbS # Kupferkies CuFeS 2 # Schwerspat BaSO 4

18 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Schwefel kommt vor + gediegen in Lagerstätten + in gebundener Form, vor allem Schermetallsulfide wie # Pyrit FeS 2 # Zinkblende ZnS # Bleiglanz PbS # Kupferkies CuFeS 2 # Schwerspat BaSO 4 # Gips CaSO 4 2 H 2 O

19 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Vorkommen - Selen und Tellur kommen vor + spurenweise in sulfidischen Erzen + in geringer Menge gediegen gediegenes Selen Tellurid, TeO 2

20 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Die Elemente -

21 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - unter NB ist elementares O 2 ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas - verflüssigt oder in dickeren Schichten ist Sauerstoff hellblau - bei 0 °C und 1 bar lösen sich 0,049 l O 2 in 1 l Wasser - im O 2 -Molekül sind die Sauerstoffatome durch eine - und eine - Bindung aneinander gebunden (Bindungslänge 121 pm)

22 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - unter NB ist elementares O 2 ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas - verflüssigt oder in dickeren Schichten ist Sauerstoff hellblau - bei 0 °C und 1 bar lösen sich 0,049 l O 2 in 1 l Wasser - im O 2 -Molekül sind die Sauerstoffatome durch eine - und eine - Bindung aneinander gebunden (Bindungslänge 121 pm) - das stabile O 2 - Molekül dissoziiert erst bei hohen Temperaturen Bei 3000 °C Dissoziations- grad nur 6 %!

23 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Oxidation erfolgt daher meist erst bei hohen Temperaturen; allerdings erfolgen mit vielen Stoffen langsame Oxidationen

24 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Oxidation erfolgt daher meist erst bei hohen Temperaturen; allerdings erfolgen mit vielen Stoffen langsame Oxidationen - in reinem Sauerstoff laufen Reaktionen viel schneller ab z.B.

25 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Oxidation erfolgt daher meist erst bei hohen Temperaturen; allerdings erfolgen mit vielen Stoffen langsame Oxidationen - in reinem Sauerstoff laufen Reaktionen viel schneller ab Holz, Fe, S Kerze

26 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - großtechnische Erzeugung von Sauerstoff durch Luftverflüssigung (Linde - Verfahren) Karl von Linde ( )

27 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - großtechnische Erzeugung von Sauerstoff durch Luftverflüssigung (Linde - Verfahren)

28 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - reiner Sauerstoff läßt sich durch Elektrolyse von Kalilauge erzeugen:

29 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Ozon - die zweite Modifikation des Sauerstoffs ist das gasförmige Ozon O 3 - es riecht charakteristisch und besitzt eine blaßblaue Farbe - Verflüssigung bei -111 °C, Fp. bei -193 °C - Struktur kein Dreiring, sondern gewinkelt: Bindungsgrad 1,5

30 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Ozon - Struktur kein Dreiring, sondern gewinkelt: - reines Ozon ist eine endotherme Verbindung und, vor allem im flüssigen Zustand, explosiv!

31 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Ozon - Ozon kann aufgrund seiner antimikrobiellen Wirkung zur Entkeimung von Trinkwasser verwendet werden - Ozon bildet sich bei+ elektrischen Entladungen

32 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoff - Ozon - Ozon kann aufgrund seiner antimikrobiellen Wirkung zur Entkeimung von Trinkwasser verwendet werden - Ozon bildet sich bei+ elektrischen Entladungen + Einwirkung von UV - Licht

33 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - Schwefel besitzt die ausgeprägte Tendenz zur Ketten- oder Ringbildung:

34 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - Schwefel besitzt die ausgeprägte Tendenz zur Ketten- oder Ringbildung: - bei NB stabil ist der rhombische Schwefel; er ist hellgelb, spröde und schwerlöslich in Wasser

35 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - Schwefel kommt in mehreren Modifikationen vor

36 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - Schwefel kommt in mehreren Modifikationen vor Schwefelmoleküle

37 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - der (Cycloocta)schwefel ist bei Normaltemperatur nicht sehr reaktionsfähig:Reaktion nur mut F und Hg! - bei erhöhter Temperatur erfogt allerdings Verbindungsbildung mit vielen Metallen und Nichtmetallen; nicht jedoch mit Au, Pt, Ir, N 2, Te, I und den Edelgasen

38 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - Wasser und nichtoxidierende Säuren greifen S 8 nicht an, jedoch oxidierende Säuren und Alkalien - erzeugen läßt sich S 8 z. B. bei der Zersetzung von Thiosulfaten mit Säuren:

39 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - ca. 70 % der Weltproduktion von Schwefel enstammt Lagerstätten aus Elementarschwefel - gefördert wird er durch Schmelzen unter Druck (Frasch - Verfahren)

40 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel - der Rest wird vorwiegend aus H 2 S - haltigen Gasen erzeugt (Claus - Prozeß) - für die zweite Rkn. sind Katalysatoren (Bauxit, Aktivkohle) erforderl.

41 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel 85 % des Schwefels finden in der H 2 SO 4 -Produktion Verwendung! Weitere Anwendungen sind + CS 2 + Zündhölzer

42 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Schwefel 85 % des Schwefels finden in der H 2 SO 4 -Produktion Verwendung! Weitere Anwendungen sind + CS 2 + Zündhölzer + Feuerwerkskörper + Schießpulver

43 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Selen, Tellur, Polonium - Selen kommt in 6 Modifikationen vor ; 3 monokline Mod. sind analog S 8 aus gewellten Se 8 - Ringen aufgebaut und besitzen eine rote Farbe - bei 100 °C erfolgt Umwandlung in das graue Selen, das aus spiraligen Se - Ketten aufgebaut ist - das handelsübliche schwarze, glasige Selen ist amorph

44 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Selen, Tellur, Polonium - Selen- modifikationen

45 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Selen, Tellur, Polonium - Tellur kristallisiert im gleichen Gitter wie graues Selen - Graues Selen und Tellur sind Halbleiter, die Leitfähigkeit von Se ist lichtabhängig Belichtungsmesser Bewegungsmelder

46 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Selen, Tellur, Polonium - Bei der Kupferraffination sammeln sich im Anodenschlamm Vbdg. wie Cu 2 Se, Ag 2 Se, Au 2 Se, Cu 2 Te, Ag 2 Te und Au 2 Te an.

47 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Selen, Tellur, Polonium - Bei der Kupferraffination sammeln sich im Anodenschlamm Vbdg. wie Cu 2 Se, Ag 2 Se, Au 2 Se, Cu 2 Te, Ag 2 Te und Au 2 Te an. - Polonium ist bereits ein Metall. Es ist radioaktiv, kommt in der Pechblende vor und fand technisch nur kurz in der Autozuliefer- industrie Verwendung:

48 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen - Verbindungsbildung mit allen Elementen außer mit He, Ne, Ar, Kr - wichtigste Oxide sind ionisch bis kovalent mit der Oxidationsz. –2 - Bildung des Oxidions ist energieintensiv:

49 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasser ist die bei weitem wichtigste Wasserstoffverbindung

50 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasser ist die bei weitem wichtigste Wasserstoffverbindung - das H 2 O - Molekül ist gewinkelt; die Bindungen sind polar

51 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasser ist die bei weitem wichtigste Wasserstoffverbindung - das H 2 O - Molekül ist gewinkelt; die Bindungen sind polar - charakteristisches Auftreten von Wasserstoffbrückenbindungen n

52 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasser ist die bei weitem wichtigste Wasserstoffverbindung - das H 2 O - Molekül ist gewinkelt; die Bindungen sind polar - charakteristisches Auftreten von Wasserstoffbrückenbindungen - von Wasser sind 7 kristalline Phasen bekannt, bei NB nur Eis I - Dichtemaximum bei 4 °C (1,0 g/cm 3 ), Eis bei 0 °C (0,92 g/cm 3 ) Anomalie des Wassers (Gewässer frieren nicht vollständig zu; wichtig für Flora und Fauna)

53 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasser ist die bei weitem wichtigste Wasserstoffverbindung -Anomalie des Wassers

54 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasser ist die bei weitem wichtigste Wasserstoffverbindung - das H 2 O - Molekül ist gewinkelt; die Bindungen sind polar - charakteristisches Auftreten von Wasserstoffbrückenbindungen - von Wasser sind 7 kristalline Phasen bekannt, bei NB nur Eis I - Dichtemaximum bei 4 °C (1,0 g/cm 3 ), Eis bei 0 °C (0,92 g/cm 3 ) - Wasser ist eine sehr beständige Verbindung (Dissoziation bei 2000 °C nur 2 %!

55 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2

56 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2 - sirupöse, fast farblose (in dicker Schicht bläuliche) Flüssigkeit (Fp. –0,4 °C, Kp. 150 °C) - handelsüblich ist eine 30 %ige Lösung (Perhydrol) - schwache O-O Bindung - metastabile Verbindung, die sich, z. T. explosionsartig, zersetzt

57 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2 -wirkt oxidierend - z.B. SO 2 zu SO 4 2-, NO 2 - zu NO 3 -, Fe(II) zu Fe(III), Cr(III) zu Chromat

58 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2 Die Erzeugung erfolgt hauptsächlich + durch elektrolytische Oxidation von H 2 SO 4 -SO Lsg.

59 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2 Die Erzeugung erfolgt hauptsächlich + durch elektrolytische Oxidation von H 2 SO 4 -SO Lsg. + nach dem Anthrachinon-Verfahren

60 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2 Aufgrund seiner Oxidationswirkung dient H 2 O 2 als Desinfektions- Mittel und als Bleichmittel.

61 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Wasserstoffperoxid H 2 O 2 Aufgrund seiner Oxidationswirkung dient H 2 O 2 als Desinfektions- Mittel und als Bleichmittel. Perborat NaBO 2 (OH) 2 3 H 2 O ist Bestandteil von Waschmitteln.

62 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Peroxide Peroxide enthalten Sauerstoff in der Oxidationszahl –1; sie sind formal Salze der schwachen zweibasigen Säure H 2 O 2. Die Hydrolyse von Peroxiden liefert Wasserstoffperoxid:

63 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Peroxide Bekannt sind Peroxide der Alkalimetalle und von Ca, Sr, Ba. Mit CO 2 entwickeln alle Alkalimetallperoxide Sauerstoff:

64 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Peroxide Mit CO 2 entwickeln alle Alkalimetallperoxide Sauerstoff; technisch kann so Atemluft regeneriert werden.

65 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffverbindungen Hyperoxide K, Rb, Cs verbrennen in O 2 zu Verbindungen des Typs MeO 2. Hier ist das Ion O2 - enthalten; die Oxidationszahl von O beträgt –1/2. Weiterhin sind LiO 2, NaO 2, Ba(O 2 ) 2 und Sr(O 2 ) 2 bekannt; sie können nicht aus dén Elementen gewonnen werden. Die Hyperoxide reagieren heftig mit Wasser:

66 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Wasserstoffverbindungen von S, Se und Tellur Das stark endotherme Tellan wird durch Zersetzung ionischer Telluride erzeugt:

67 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Wasserstoffverbindungen von S, Se und Tellur Im Labor stellt man H 2 S aus FeS her:

68 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Wasserstoffverbindungen von S, Se und Tellur H 2 S, H 2 Se und H 2 Te sind farblose, sehr giftige, unangenehm riechende Gase. H 2 S zerfällt bei hoher Temperatur in die Elemente (bei 1000 °C 25 %). An der Luft verbrennt es unter Bildung von SO 2 mit blauer Flamme.

69 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Wasserstoffverbindungen von S, Se und Tellur H 2 S, H 2 Se und H 2 Te sind farblose, sehr giftige, unangenehm riechende Gase. H 2 S zerfällt bei hoher Temperatur in die Elemente (bei 1000 °C 25 %). An der Luft verbrennt es unter Bildung von SO 2 mit blauer Flamme. In 1 l Wasser lösen sich bei 20 °C 2,6 l H 2 S. H 2 S wirkt reduzierend:

70 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Wasserstoffverbindungen von S, Se und Tellur H 2 S, H 2 Se und H 2 Te sind schwache zweibasige Säuren: Analog dem Gang bei den Hydrogenhalogeniden nimmt die Säurestärke In Richtung Tellurwasserstoff zu.

71 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sulfide H 2 S bildet Hydrogensulfide (HS - ) und Sulfide (S 2- ). Die Sulfide stark elektropositiver Metalle sind ionisch (Na 2 S, K 2 S, Al 2 S 3 ).

72 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sulfide Die Schwerlöslichkeit der Metallsulfide benutzt man in der analytischen Chemie zur Trennung von Metallen Dies alles versetzest Du mutig und keß mit Salzsäure doppeltnormal, und duftig entweicht das H 2 S hier oben, da ist's ja egal! Und wenn du filtrierst, so faßt Du beim Wickel die schwarzen Sulfide von Kobalt und Nickel.

73 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sulfide Die Schwerlöslichkeit der Metallsulfide benutzt man in der analytischen Chemie zur Trennung von Metallen Schon aus saurer Lösung fallen: In ammoniakalischer Lösung (Sulfidionenkonzentration größer!) fallen:

74 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels

75 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels Als reine Verbindungen isolierbar sind: + Schwefelsäure + Dischwefelsäure + Peroxoschwefelsäure + Peroxodischwefelsäure + Thioschwefelsäure Alle anderen Ssäuren sind nur in wäßriger Lösung oder in Form ihrer Salze bekannt. Mit Ausnahme der Peroxoschwefelsäure sind alle Ssäuren zweibasig

76 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure H 2 SO 4

77 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - eines der wichtigsten großtechnischen Produkte - Hauptmenge dient zur Düngerherstellung - Erzeugung fast ausschließlich nach dem Kontaktverfahren; Hauptreaktion:

78 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - Hauptproblem: Bei hoher Temp. GG-Verschiebung nach links, bei niedriger Temp. gehemmte Reaktion (Aktivierungsenergie zu hoch!)

79 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - Hauptproblem: Bei hoher Temp. GG-Verschiebung nach links, bei niedriger Temp. gehemmte Reaktion (Aktivierungsenergie zu hoch!) - Lösung Katalysator als Sauerstoffüberträger (V 2 O 4 /V 2 O 5 auf SiO 2 )

80 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - Hauptproblem: Bei hoher Temp. GG-Verschiebung nach links, bei niedriger Temp. gehemmte Reaktion (Aktivierungsenergie zu hoch!) - Lösung Katalysator als Sauerstoffüberträger (V 2 O 4 /V 2 O 5 auf SiO 2 )

81 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - konz. Schwefelsäure : + farblos + ölig (Fp. 10 °C, Kp. 280 °C) + handelsüblich 98 %ig, bei 338 °C azeotrop siedend + mit einem SO 3 - Überschuß als Oleum oder rauchende Schwefelsäure bekannt + wird aufgrund ihrer wasserentziehenden Wirkung als Trocknungsmittel verwendet

82 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - konz. Schwefelsäure wird aufgrund ihrer wasserentziehenden Wirkung als Trocknungsmittel verwendet

83 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - konz. Schwefelsäure entzieht das Wasser nicht nur physikalisch, sondern auch chemisch aus Verbindungen: Zucker C(H 2 O) 6 + H 2 SO 4

84 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - konz. Schwefelsäure entzieht das Wasser nicht nur physikalisch, sondern auch chemisch aus Verbindungen: Zucker C(H 2 O) 6 + H 2 SO 4 Kohle (C) und (H 2 O)

85 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - konz. Schwefelsäure entzieht das Wasser nicht nur physikalisch, sondern auch chemisch aus Verbindungen: Zucker C(H 2 O) 6 + H 2 SO 4 Kohle (C) und (H 2 O)

86 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - konz. Schwefelsäure ist eine oxidierende Säure: - heiße, konz. Schwefelsäure löst neben unedlen Metallen z.B. Kupfer, Silber und Quecksilber Mg Zn Cu (k. Rkn.) Metall + verd. H 2 SO 4

87 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - heiße, konz. Schwefelsäure löst neben unedlen Metallen z.B. Kupfer, Silber und Quecksilber Kupfer + heiße, konz. H 2 SO 4

88 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - die heftig exotherme Rkn. mit H 2 O geschieht in zwei Schritten - es leiten sich+ Hydrogensulfate (mit HSO 4 - ) und+ Sulfate (mit SO 4 2- )

89 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - Lewisformeln

90 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schwefelsäure - Peroxoschwefelsäuren besitzen die Gruppe Carosche Säure H 2 SO 5 Peroxodischwefelsäure H 2 S 2 O 8

91 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schweflige Säure - gut wasserlöslich (45 l SO 2 in 1 l H 2 O bei 15 °C) - Lösung reagiert sauer und reduzierend

92 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Schweflige Säure - gut wasserlöslich (45 l SO 2 in 1 l H 2 O bei 15 °C) - Lösung reagiert sauer und reduzierend - es leiten sich zwei Reihen von Salzen ab: + Hydrogensulfite HSO 3 - (gut lösl.) + Sulfite SO 3 2- (schwerlöslich)

93 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Thioschwefelsäure H 2 S 2 O 3 - bei H 2 SO 4 formaler Ersatz eines O- durch ein S-Atom

94 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Thioschwefelsäure H 2 S 2 O 3 - bei H 2 SO 4 formaler Ersatz eines O- durch ein S-Atom - wasserfrei bei -80 °C als farblose, ölige Flüssigkeit isolierbar z. B. nach :

95 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Thioschwefelsäure H 2 S 2 O 3 - bei H 2 SO 4 formaler Ersatz eines O- durch ein S-Atom - wasserfrei bei -80 °C als farblose, ölige Flüssigkeit isolierbar z. B. nach : - bei Erwärmen schon unterhalb 0 °C Zerfall (Rückrkn.) - in Wasser beständig sind die Salze der T., die Thiosulfate: Thiosulfatbildung durch Kochen von Sulfiten mit Schwefel

96 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Sauerstoffsäuren des Schwefels - Thioschwefelsäure H 2 S 2 O 3 - als Fixiersalz dient Natriumthiosulfat zum Komplexieren von unbelichtetem Silberhalogenid (das Komplexsalz ist auswaschbar)

97 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Oxide und Sauerstoffsäuren von Selen und Tellur - Selendioxid entsteht beim Verbrennen von Selen + O 2 kristallines rotes Selen SeO 2

98 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Oxide und Sauerstoffsäuren von Selen und Tellur - Selendioxid entsteht beim Verbrennen von Selen - SeO 2 ist in der Gasphase monomer; im Kristall polymer - analog SO 3 existiert auch SeO 3 als extrem starkes Oxidationsmittel

99 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Oxide und Sauerstoffsäuren von Selen und Tellur - SeO 2 löst sich in H 2 O unter Bildung der Selenigen Säure H 2 SeO 3 (vgl. SO 3 )+ kristallin isolierbar! + schwächere Säure als H 2 SO 3 - wird von SO 2, H 2 S, HI, Hydrazin zu rotem Selen reduziert:

100 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Oxide und Sauerstoffsäuren von Selen und Tellur - Selensäure H 2 SeO 4 aus Oxidation von H 2 SeO 3 mit H 2 O 2, Permang.; stärker oxidierend als H 2 SO 4 ; HCl/ H 2 SeO 4 ähnlich Königswasser

101 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Oxide und Sauerstoffsäuren von Selen und Tellur - Tellurdioxid kommt als Mineral vor (Tellurit)

102 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Oxide und Sauerstoffsäuren von Selen und Tellur - Tellurdioxid kommt als Mineral vor; es entsteht bei Verbrennung von Te an der Luft

103 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Halogenverbindungen -

104 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Halogenverbindungen -

105 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Halogenverbindungen - SF 6 ist ein farb- und geruchloses, ungiftiges Gas (Sblp. -64 °C) und entsteht aus den Elementen: - es ist ungewöhnlich reaktionsträge und reagiert trotz linker GG-Lage bei 500 °C nicht mit Wasserdampf: + Grund ist in der sterischen Abschirmung der oktaedrisch angeordneten Fluoratome zu suchen

106 4 Nichtmetalle 4.5 Chalkogene Halogenverbindungen - SF 6 findet Verwendung als gasförmiger Isolator in Hochspannungsanlagen

107 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften

108 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

109 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften N

110 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften N P

111 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften N P As

112 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften N P As Sb

113 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften N P As Sb Bi

114 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

115 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

116 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Stickstoff ist Hauptbestandteil der Luft (ca. 78,1 %) - in gebundener Form im Chilesalpeter (NaNO 3 )

117 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Bestandteil der EiweißstoffeDNS

118 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Phosphor ist reaktionsfähig; er kommt in der Natur nur in Verbindungen vor - zumeist als Phosphat Apatit (Ca[F,Cl,OH]-phosphat)

119 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Hydroxylapatit Ca 5 (PO 4 ) 2 OH bildet die Knochensubstanz der Wirbeltiere

120 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Arsen kommt nur gelegentlich elementar vor - Arsenide sind die häufigsten Mineralien: Arsenolith (Slowakei), As 2 O 3

121 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Arsen kommt nur gelegentlich elementar vor - Arsenide sind die häufigsten Mineralien: Realgar As 4 S 4

122 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Arsen kommt nur gelegentlich elementar vor - Arsenide sind die häufigsten Mineralien: Auripigment As 2 S 3

123 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Antimon kommt gediegen vor Finnland Rumänien ?

124 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Antimon kommt gediegen vor - daneben wie Arsen Vorkommen als Sulfid oder Metallsalz Antimonit (Grauspieß- glanz), As 2 S 3 Toscana, I

125 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Bismut (früher Wismut) kommt ebenfalls gediegen, als Sulfid und als Oxid vor Bismut, Bi Erzgeb., D

126 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Vorkommen - Bismut (früher Wismut) kommt ebenfalls gediegen, als Sulfid und als Oxid vor Bismutglanz, Bi 2 S 3

127 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Die Elemente -

128 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Stickstoff - bei Raumtemperatur ein Gas (Kp. –196 °C, Fp. –210 °C), flüssiger Stickstoff wird als Kühlmittel verwendet

129 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Stickstoff - bei Raumtemperatur ein Gas (Kp. –196 °C, Fp. –210 °C) - liegt biatomar vor: - im Molekül eine, 2 - Bindungen, daher hohe Bindungs- und Dissoziationsenergie - daher chemisch sehr stabil Verwendung als Inertgas - technische Darstellung durch fraktionierende Destillation verflüssigter Luft - chemisch reiner Stickstoff nach 2 NaN 3 2 Na + 3 N °C

130 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Phosphor wurde 1669 von dem Alchemisten Henning Brand ( ) entdeckt.

131 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Phosphor - tritt in mehreren Modifikationen auf (P weiß, P rot, P violett, P schwarz )

132 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Phosphor Weißer Phosphor - entsteht bei der Kondensation von Phosphordampf - ist wachsweich, gelblich, Fp. 44 °C, löslich in CS 2, nicht in H 2 O - ist an Luft selbstentzündlich Aufbewahrung unter Wasser - verbrennt zunächst zu P 4 O 6, dann unter Lichtaussendung (Chemolumineszens) zu P 4 O 10

133 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Phosphor Weißer Phosphor - entsteht bei der Kondensation von Phosphordampf - ist wachsweich, gelblich, Fp. 44 °C, löslich in CS 2, nicht in H 2 O - ist an Luft selbstentzündlich Aufbewahrung unter Wasser - verbrennt zunächst zu P 4 O 6, dann unter Lichtaussendung zu P 4 O 10 - besteht aus tetraedrischen P 4 - Molekülen

134 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Phosphor Roter Phosphor - ist amorph - entsteht durch Erhitzen von weißem Phosphor unter Luftausschluß - ist ungiftig, luftstabil und entzündet sich erst oberhalb 300 °C + findet in Reibeflächen für Zündhölzer Verwendung (der Streichholzkopf enthält ein Gemisch aus Schwefel oder Sb 2 S 5 und Kaliumchlorat)

135 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Phosphor Darstellung - aus Calciumphosphat durch Reduktion mit Koks bei 1400 °C im Lichtbogenofen; der Phosphor entweicht dampfförmig: 2 Ca 3 (PO 4 ) SiO C 6 CaSiO CO + P 4 90 % des Phosphors wird zu Phosphorsäure H 3 PO 4 verarbeitet.

136 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Arsen - thermodynamisch stabile Modifikation ist das metallische oder graue Arsen - besitzt Schichtstruktur

137 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Arsen

138 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Antimon - graues Antimon ist mit grauem Arsen isotyp - Kristalle sind glänzend und spröde - Kristalle sind elektr. leitend und schmelzen unter Volumenabnahme Antimonbarren aus dem Deutschen Museum, München

139 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Antimon - graues Antimon ist mit grauem Arsen isotyp - Kristalle sind glänzend und spröde - Kristalle sind elektr. leitend und schmelzen unter Volumenabnahme - wird aus Grauspießglanz (Sb 2 S 3 ) nach zwei Verfahren hergestellt - dient zur Herstellung von Legierungen (Lagermetalle; Pb-Sb- Legierungen als Letternmetalle

140 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Bismut - metallisches Bismut ist mit grauem Arsen isotyp - schwach rotstichiges, silberweiß glänzendes, sprödes Metall - schmilzt wie Ga, Ge, Sb unter Volumenabnahme - wird aus oxidischen Erzen durch Reduktion mit Kohle hergestellt

141 4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Bismut - dient zur Herstellung von Legierungen (Woodsches Metall: 50 % Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn, 12,5 % Cd, Fp. 70 °C) dient zur Herstellung von Schmelzsicherungen oder von Sprinkleranlagen


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