Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften."—  Präsentation transkript:

1 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften

2 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

3 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B

4 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al

5 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al Ga

6 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al Ga In

7 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al Ga In Tl

8 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppen- eigen- schaften

9 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

10 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - Bor ist ein Halbmetall mit Halbleitereigenschaften, die anderen Elemente sind Metalle - bevorzugte Oxidationszahl +3, außerdem Verbindungen mit +1, deren Stabilität nimmt mit Z zu: Tl 3+ starkes Oxidationsmittel, In + starkes Reduktionsmittel - alle Elemente in nichtoxidierenden Säuren löslich, Tl als Tl + - Bor bildet als einziges Element der 3. HG keine Ionen mit der Lad Affinität zu elektronegativen Elementen größer als zu elektropositiven

11 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - Salzcharakter der Verbindungen nimmt mit Z zu - für kovalente Verbdg. sp 2 - Orbitale (trig.-planar) + durch Elektronenlücke starke Lewis-Säuren - Schrägbeziehung Bor - Silicium: + harte, hochschmelzende Halbmetalle + bilden beide zahlreiche flüchtige Wasserstoffverbindungen + BCl 3 wie SiCl 4 flüssig, monomer, hydrolyseempfindlich + B 2 O 3 neigt wie SiO 2 zur Glasbildung

12 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Bor - aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen - natürliche Borverbindungen sind die Borate: + Kernit Na 2 B 4 O 7 · 4 H 2 O + Borax Na 2 B 4 O 7 · 10 H 2 O

13 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer

14 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer - selten Al 2 O 3 als Korund und Schmirgel - gefärbte Al 2 O 3 - Kristalle sind Saphir

15 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer - selten Al 2 O 3 als Korund und Schmirgel - gefärbte Al 2 O 3 - Kristalle sind Saphir und Rubin

16 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer - selten Al 2 O 3 als Korund und Schmirgel - gefärbte Al 2 O 3 - Kristalle sind Saphir und Rubin - natürliche Vorkommen von Kryolith Na 3 AlF 6 sind nahezu abgebaut - ein Gemenge aus Böhmit, Diaspor (AlO(OH)-Modifikationen) und Hydrargyllit Al(OH) 3 heißt Bauxit und stellt das wichtigste Ausgangsmaterial zur Al - Gewinnung dar

17 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - ein Gemenge aus Böhmit, Diaspor (AlO(OH)-Modifikationen) und Hydrargyllit Al(OH) 3 heißt Bauxit und stellt das wichtigste Ausgangsmaterial zur Al - Gewinnung dar + + Al(OH) 3, Fe 2 O 3

18 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Gallium / Indium / Thallium - Gallium und Indium sind Begleiter des Zinks in der Zinkblende Zinkblende

19 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Gallium / Indium / Thallium - Gallium und Indium sind Begleiter des Zinks in der Zinkblende - Thallium ist Begleiter von Zink in der Zinkblende und von Eisen in Pyrit

20 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Die Elemente

21 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kristallisiert nicht wie andere HG-Elemente mit weniger als 4 Valenzelektronen in einem Metallgitter - Aufgrund hoher Ionisierungsenergie und großer EN bevozugt Bor kovalente Bindungen - Der Elektronenmangel (3 Elektronen, 4 Valenzorbitale) zwingt Bor zu sog. Mehrzentrenbindungen und führt zu den einmaligen Strukturen der Bormodifikationen und der Borane

22 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen vor, in denen B 12 - Ikosaeder auftreten

23 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B 12 - Ikosaedern vor -rhomboedrisches Bor

24 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B 12 - Ikosaedern vor

25 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - 2 Typen von Bor - Dreizentrenbindungen

26 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B 12 - Ikosaedern vor + -rhomboedrisches Bor + -tetragonales Bor enthält B 12 - Ikosaeder und einzelne Boratome + -rhomboedrisches ist die thermodynamisch stabile Bor- Modifikation mit komplizierter Struktur + -tetragonales Bor enthält pro Elementarzelle 190 Boratome

27 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B 12 - Ikosaedern vor - alle Modifikationen sind + hart (Mohs-Härte bis 9,3) + halbleitend (von RT auf 600 °C verhundertfáchung der Leitfähigkeit) + reaktionsträge (inert ggüber HCl, HF; heiße HNO 3 und Königswasser oxidieren es zu Borsäure H 3 BO 3 + bei höhereren Temp. mit O 2, Cl 2, Br 2 und S 8 umzusetzen + = Reduktionsmittel ggüber H 2 O, CO 2 und SiO 2

28 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - silberweißes Leichtmetall, kristallisiert kubisch - flächenzentriert - 2/3 der elktrischen Leitfähigkeit von Kupfer - duktil, zu feinen Drähten und dünnen Folien ausziehbar

29 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - silberweißes Leichtmetall, kristallisiert kubisch - flächenzentriert - 2/3 der elktrischen Leitfähigkeit von Kupfer - duktil, zu feinen Drähten und dünnen Folien ausziehbar - bei 600 °C wird Al körnig, in Schüttelm. erhält man Al - Grieß - unedel (Spannungsreihe) jedoch durch Passivierung geschützt kann durch anodische Oxidation verstärkt werden (Eloxalverf.) - Al löst sich in Säuren unter Wasserstoffentwicklung

30 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - Al löst sich in Säuren unter Wasserstoffentwicklung - In stark saurem oder alkalischen Milieu kann sich die Schutzschicht nicht ausbilden, Al(OH) 3 besitzt amphoteren Charakter:

31 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - Beim Erhitzen verbrennt Al mit hellem Licht unter großer Wärmeentwicklung: - Nutzung in Kolbenblitzen (Fotografie)

32 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al 2 O 3

33 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al 2 O 3

34 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al 2 O 3

35 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gallium / Indium / Thallium - Ga ist ein weiches, dehnbares, glänzend weißes Metall mit niedrigem Schmelzpunkt (30 °C, schmilzt unter Volumenkontraktion) - wird wie Al passiviert; bis 100 °C auch von H 2 O nicht angegriffen - amphoter wie Aluminium: Bildung von Ga 3+ bzw. [Ga(OH) 4 ] -

36 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gallium / Indium / Thallium - In ist ein silberweißes, glänzendes, sehr dehnbares Metall - beständig gegenüber Luft, kochendem Wasser und Alkalien - löslich in Mineralsäuren

37 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gallium / Indium / Thallium - Tl ist weißglänzend, weich wie Blei und zäh - läuft an der Luft läuft es grau an - von Wasser wird es in Gegenwart von Luft unter TlOH - Bildung anegriffen - unlöslich in Alkalien, löslich in HNO 3 und H 2 SO 4 - Thallium und seine Verbindungen sind giftig - Tl-Verbindungen färben die Flamme grün

38 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Bor - kristallines Bor erhält man durch Reduktionen von Borhalogeniden mit Wasserstoff bei °C - sowie durch thermische Zersetzung von Bortriiodid an Wolfram- drähten bei °C:

39 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Bor - amorphes Bor entsteht als braunes Pulver geringer Reinheit durch Reduktion von B 2 O 3 mit Na oder Mg:

40 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Bor - Verwendung findet Bor als + Desoxidationsmittel in der Metallurgie + Schleifmittel (Bordiamant AlB 12 ) + Neutronenfänger in der Kerntechnik (Isotop 10 B)

41 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall - Herstellung aus Bauxit (mit Fe 2 O 3 verunreinigtes AlO(OH)): + Entfernung des bei der Elektrolyse störenden Fe 2 O 3 bei nassem Aufschluß

42 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium + Schmelzelektrolyse des so gewonnenen Al 2 O 3 unter Zusatz von Kryolith Na 3 AlF 6 zur Schmelzpunkterniedrigung - Spannung 5-7 V, 950 °C (annähernd Eutektikum) - für 1 t Al benötigt: 4 t Bauxit, 0,6 t Kohle, 80 kg Kryolith, kWh

43 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium + Schmelzelektrolyse des so gewonnenen Al 2 O 3 unter Zusatz von Kryolith Na 3 AlF 6 zur Schmelzpunkterniedrigung

44 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall - Herstellung aus Bauxit (mit Fe 2 O 3 verunreinigtes AlO(OH)): - Verwendung für den Fahrzeug- Schiff- und Flugzeugbau

45 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall - Herstellung aus Bauxit (mit Fe 2 O 3 verunreinigtes AlO(OH)): - Verwendung für den Fahrzeug- Schiff- und Flugzeugbau - Haushaltsgegenstände

46 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Verpackung: Aluminiumfolien, Dosen

47 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Gallium / Indium / Thallium - Darstellung durch Elektrolyse ihrer Salzlösungen - Ga dient als Füllung in Themometern - GaCl 3 dient in der Halbleiterindustrie

48 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Gallium / Indium / Thallium - Darstellung durch Elektrolyse ihrer Salzlösungen - Ga dient als Füllung in Themometern - GaCl 3 dient in der Halbleiterindustrie - In wird als Lagermetall verwendet; III/V Halbleiter

49 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Gallium / Indium / Thallium - Darstellung durch Elektrolyse ihrer Salzlösungen - Ga dient als Füllung in Themometern - GaCl 3 dient in der Halbleiterindustrie - In wird als Lagermetall verwendet; III/V Halbleiter - Tl wird mit Hg legiert als Tieftemperaturthermometerfüllung verwendet

50 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Chemie des Bors sehr unterschiedlich zu der der Homologen - kein B 3+, sp 2 - hxbridisierte Boratome trigonal-planare Verbdg. - Verbindungen BX 3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett), es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung: + Ausbildung von - Bindungen

51 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Verbindungen BX 3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett), es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung: + Ausbildung von - Bindungen + Mehrzentrenbindungen

52 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Verbindungen BX 3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett), es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung: + Ausbildung von - Bindungen + Mehrzentrenbindungen + Anlagerung von Donormolekülen

53 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide - Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen und Zusammensetzungen

54 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide - Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen und Zusammensetzungen

55 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide - Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen und Zusammensetzungen

56 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide - Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen und Zusammensetzungen

57 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide - Borcarbid B 13 C 2 bildet schwarze, glänzende Kristalle - Härte vergleichbar Diamant - beständig gegen HNO 3 - Struktur aus B 12 - Ikosaedern - technische Herstellung aus B 2 O 3 und Kohlenstoff bei 2400 °C - B 24 C ähnelt strukturell -tetragonalem Bor

58 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Bor und Wasserstoff bilden binäre Verbindungen, für die es keine Analoga bei anderen Elementen gibt - Es gibt folgende Reihen:

59 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Bor und Wasserstoff bilden binäre Verbindungen, für die es keine Analoga bei anderen Elementen gibt - Es gibt folgende Reihen:

60 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - folgende Zwei- und Dreizentrenbindungen sind beteiligt:

61 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane

62 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane

63 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane

64 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane

65 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane

66 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane

67 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Diboran B 2 H 6 ist ein farbloses, giftiges, unangenehm riechendes Gas - Darstellung: - unter 300 °C liegt das GG auf der Seite des Diborans - über 300 °C erfolgt Zersetzung

68 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Einwirkung von Lewis-Säuren führt zu Boranaddukten: - Mit Wasser erfolgt Hydrolyse: - An der Luft entflammt Diboran bei 145 °C

69 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Anlagerung von Hydridionen an Borane führt zu den Hydridoboranen oder Boran - Anionen - LiBH 4 und NaBH 4 sind fest, weiß und werden als Hydrierungsmittel verwendet, Al(BH 4 ) 3 ist kovalent gebaut und bei RT flüssig

70 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren - Orthoborsäure H 3 BO 3 kommt in Wasserdampfquellen und als Mineral Sassolin vor - Darstellung durch saure Hydrolyse aus Borax - Schichtstruktur aus Wasserstoffverbrückten Borsäuremolekülen - schuppige, weißglänzende Blättchen (Fp. 171 °C) - schwer in Wasser löslich (40 g/l bei 20 °C), Lösung ist Antiseptikum - schwache Lewissäure:

71 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren - Orthoborsäure H 3 BO 3 geht beim Erhitzen zunächst in Metaborsäure (HBO 2 )n, dann in glasiges B 2 O 3 über:

72 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren - Orthoborsäure H 3 BO 3 bildet mit Alkoholen leicht flüchtige Ester, die mit grüner Flamme verbrennen:

73 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren

74 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Bortrioxid - Durch Glühen von H 3 BO 3 erhält man B 2 O 3 als glasige hygroskopische Masse (Fp. 450 °C) - kristallin bekommt man es durch langsame Dehydratisierung von Borsäure, es besitzt eine Raumnetzstruktur - oberhalb 1000 °C besteht der Dampf aus B 2 O 3 - Molekülen, mit ungefähren Bindungsgraden von 1,5 und 2,5

75 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate - Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser- ärmeren Borsäuren ab

76 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate - Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser- ärmeren Borsäuren ab

77 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate - Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser- ärmeren Borsäuren ab

78 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate - Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser- ärmeren Borsäuren ab - Borax geht beim Erhitzen auf 400 °C in wasserfreies Na 2 B 4 O 7 über, die glasartige Schmelze löst Metalloxide unter Bildung charakteristisch gefärbter Borate (Boraxperle) - Verwendung in Analytik und Glasindustrie

79 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Perborate - Perborate sind Additionsprodukte aus H 2 O 2 und Boraten

80 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Perborate - Perborate sind Additionsprodukte aus H 2 O 2 und Boraten - Perborate finden in Waschpulvern als Bleichmittel Verwendung Perborat Silicat

81 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut

82 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut + BCl 3 ist ein farbloses, an der Luft rauchendes Gas, das mit Wasser hydrolysiert und wie folgt entsteht:

83 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut + BF 3 ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das wie folgt entsteht: + mit Wasser erfolgt Hydrolyse: + mit Flußsäure entsteht Fluoroborsäure HBF 4 :

84 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut - Bor(II)Halogenide besitzen im kristallinen Zustand ebenfalls eine planare Struktur - in Bor(I)Halogeniden (BX) n bilden die Boratome geschlossene Käfige mit Mehrzentrenbindungen + z.B. bilden im B 4 Cl 4 die Boratome einen Tetraeder

85 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors

86 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - BN - vier Modifikationen bekannt - thermodynamisch stabil ist hexagonales BN mit einer graphitanalogen Struktur, jedoch geringere Elektronendelokalisation Analogie C-C

87 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - BN - vier Modifikationen bekannt - thermodynamisch stabil ist hexagonales BN mit einer graphitanalogen Struktur, jedoch geringere Elektronendelokalisation - BN dient technisch: + als Hochtemperaturschmiermittel + für feuerfeste Auskleidungen von Plasmabrennern + für Schmelztiegel

88 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - BN - vier Modifikationen bekannt - thermodynamisch stabil ist hexagonales BN mit einer graphitanalogen Struktur, jedoch geringere Elektronendelokalisation - BN dient technisch: + als Hochtemperaturschmiermittel + für feuerfeste Auskleidungen von Plasmabrennern + für Schmelztiegel + für Raketendüsen

89 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - BN - technisch kann BN auf zwei Wegen hergestellt werden:

90 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - BN - es gibt eine dem Diamanten analoge kubische BN - Modifikation, die in der Zinkblende - Struktur kristallisiert + zu Diamant vergleichbare Härte + oxidationsbeständiger (Verbrennung erst oberhalb 1900 °C) + beim Erhitzen unter Normaldruck Umwandlung in hexagonales BN + Verwendung als Schleifmittel

91 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - Borazin - farblose Flüssigkeit von aromatischem Geruch (anorganisches Benzol) - erhältlich aus Diboran und Ammoniak bei °C - HB NH trimerisiert sofort zum Borazin:

92 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminium bildet keine (p-p)- - Bindungen - Stabilisierung erfolgt daher nicht wie bei den Borhalogeniden BX 3 durch (p-p)- - Bindungen, sondern durch Dimerisierung:

93 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminium bildet keibne (p-p)- - Bindungen - Stabilisierung erfolgt daher nicht wie bei den Borhalogeniden BX 3 durch (p-p)- - Bindungen, sondern durch Dimerisierung: - AlN nicht BN - analog, kein Borazinanalogon - Al-Atome besitzen d-Valenzorbitale, daher oktaedrische Koordination möglich (z.B. AlF 6 3-, Al(H 2 O) 6 3+ ) - in stabilen Verbindungen hat Al die Oxidationszahl +3, Verbindungen mit +1 sind endotherm und nur bei hohen Temperaturen beständig

94 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Wasserstoffverbindungen des Aluminiums heißen Alane + Aluminiumhydrid (AlH3) n (Alan) + unter NB weder Mono- noch Dimer stabil + wie beim Diboran 3Zentren-2Elektronen-Bindungen (KZ 6) + das farblose Pulver (AlH3) n eignet sich als Hydrierungsmittel + Darstellung: oder

95 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Hydroaluminate (Alanate) sind stabil und salzartig oder kovalent + Li[AlH 4 ], Na[AlH 4 ] sind wichtige salzartige Reduktionsmittel + Darstellung Li[AlH 4 ] + Synthesen mit Li[AlH 4 ]: + Es gibt Alanate mit der KZ6: Li 3 AlH 6, Na 3 AlH 6

96 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - von Aluminiumhydroxid Al(OH) 3 gibt es drei Modifikationen - kristallines Al(OH) 3 erhält man beim Einleiten von CO 2 in Aluminatlösungen: - Al(OH) 3 ist amphoter und löst sich frisch gefällt in Säuren und Laugen

97 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - durch Entwässern von Hydragillit oder Böhmit entsteht -Al 2 O 3 : - weißes, in Wasser unlösliches, hygroskopisches Pulver - wandelt sich über 1000 °C in -Al 2 O 3 (Korund) um

98 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - -Al 2 O 3 (Korund) ist sehr hart, wasser-, säure-, und basenunlöslich und nicht hygroskopisch - Edelsteine sind aus Korund darstellbar (z.B. Saphir mit Fe 2 +, Fe 3 +, Ti 4 + oder Rubin mit Cr Ionen) - Verw. als Spinndüsen, Lasermaterial und in der Uhrenindustrie

99 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - wasserfreies AlF 3 ist ein weißes, in Wasser, Säuren und Alkalien unlösliches Pulver - kristallisiert in einem Gitter aus eckenverknüpften AlF 6 - Oktaedern - wird neben Kryolith bei der Aluminiumgewinnung eingesetzt und wie folgt hergestellt:

100 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - wichtigstes Fluoroaluminat ist Kryolith Na 3 AlF 6 - Verwendung neben der Al-Erzeugung als + Trübungsmittel für le u. Milchglas - die industrielle Herstellung erfolgt nach:

101 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl 3 + farblose, kristalline, flüchtige, hygroskopische Substanz (Subl. 183°C) + im festen Zustand Schichtstruktur, in der Flüssigkeit, im Dampf und in einigen Lösungsmitteln Dimer, bei höheren Temp. monomer:

102 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl 3 + Herstellung durch Chlorieren von flüssigem Aluminium + wasserhaltiges Aluminiumchlorid erhält man wie folgt:

103 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl 3 + Verwendung als Textilimprägnierungsmittel und in der Kosmetik (Deodorant, Antiseptikum) + Wie BF 3 und BCl 3 reagiert AlCl 3 als Lewissäure

104 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl 3 + wie BF 3 und BCl 3 reagiert AlCl 3 als Lewissäure + hierauf beruht das Hauptanwendungsgebiet von AlCl 3

105 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumsalze: + + Alaune sind Doppelsalze Me(I)Me(III)(SO 4 ) 2 # Alaun im Besonderen ist KAl(SO 4 ) 2 · 12 H 2 O findet aufgrund adstringierender Wirkung Verw. als Rasierstein

106 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Galliumverbindungen - in den wichtigsten Verbindungen hat Ga die Oxidationszahl +3 - Ga - Verb. sind denen des Aluminiums sehr ähnlich: + Ga(OH) 3 ist amphoter + -Ga 2 O 3 besitzt Korundstruktur + Halogenide haben die Form Ga 2 X 6 + GaN besitzt Wurtzit-, der Halbleiter GaAs Zinkblendestruktur + durch Komproportienierungsrkn. werden Ga(I)-Verbdg. erh.

107 4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Indium- und Thalliumverbindungen - In(III)-Verbdg. ähneln weitgehend den Ga(III)-Verbindungen - In(I)-Verbdg. sind etwas stabiler als Ga(I)-Verbindungen - Tl(III)-Verbindungen sind starke Reduktionsmittel, beständiger sind die Tl(I)-Verbdg., die den Alkalimetallverbdg. ähneln - Tl(OH) löst sich in Wasser unter alkalischer Reaktion - Thalliumverbindungen sind sehr giftig und bewirken Haarausfall - Tl 2 SO 4 wird als Rattengift verwendet

108 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften

109 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

110 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be

111 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg

112 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ca

113 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ca Sr

114 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ca Sr Ba

115 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ca Sr Ra Ba

116 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppen- eigen- schaften

117 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -

118 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - reaktionsfähige, elektropositive Metalle, starke Reduktionsmittel - in stabilen Verbindungen stets Oxidationszahl +2 - Me 2+ - Kationen werden durch Gitterenergie und Hydratationsenthalpie stabilisiert - Erdalkalimetalle verbrennen an der Luft zu Oxiden MeO (auch BaO 2 ) - mit Stickstoff Bild. der Nitride Me 3 N 2, mit Wasserstoff Hydride MeH 2 - Löslichkeit der Sulfate und Carbonate nimmt mit Z ab (Hydroxide zu) - charakteristische Flammenfärbungen (z.B. Ra karminrot, Sr grün)

119 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - zwischen Be und Al existiert eine Schrägbeziehung, die auf fast gleicher EN und ähnlichem Ionenradius beruht: + KZ: Be 4, Al häufig 4, Mg bevorzugt 6 + (BeH 2 ) n wie (AlH 3 ) n hochpolymer, kovalent, MgH 2 ionisch + BeCl 2 und AlCl 3 sublimierbare Lewissäuren, MgCl 2 neutral + Be(OH) 2 und Al(OH) 3 amphoter, keine stabilen Carbonate; Mg(OH) 2 ist basisch und bildet ein stabiles Carbonat + Be und Al lösen sich in Säuren und Basen unter H 2 -Entwick- lung, Mg löst sich nur in Säuren

120 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - Radium ist ein Zerfallsprodukt von 238 U, es ist in der Pechblende UO 2 enthalten (0,34 g Ra pro t Uran) - Radium ähnelt in seinen Eigenschaften dem Barium und kristallisiert wie dieses kubisch-raumzentriert

121 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Beryllium - aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen - Beryllium gehört zu den selteneren Metallen und kommt vor im: + Beryll Be 3 Al 2 O[Si 6 O 18 ] Brasilien

122 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Beryllium - aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen - Beryllium gehört zu den selteneren Metallen und kommt vor im: + Beryll Be 3 Al 2 O[Si 6 O 18 ] + Aquamarin (eisenhaltig) + Euklas BeAl[SiO 4 ]OH + Phenakit Be 2 [SiO 4 ] + Chrysoberyll (Olivinstruktur) + Alexandrit (Olivinstruktur)

123 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO 3 ) 2

124 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 + Magnesit MgCO 3

125 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 + Magnesit MgCO 3 + Olivin (Mg,Fe) 2 [SiO 4 ] + Enstatit Mg[SiO 3 ] + Talk Mg 3 [Si 4 O 10 ](OH) 2

126 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 + Magnesit MgCO 3 + Olivin (Mg,Fe) 2 [SiO 4 ] + Enstatit Mg[SiO 3 ] + Talk Mg 3 [Si 4 O 10 ](OH) 2 + Serpentin Mg 3 [Si 2 O 5 ](OH) 4 + Carnallit KCl ·MgCl 2 ·6 H 2 O

127 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al 2 Si 2 O 8 ]

128 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] + Calciumcarbonat (CaCO 3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7)

129 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] + Calciumcarbonat (CaCO 3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO 4 ·2 H 2 O

130 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] + Calciumcarbonat (CaCO 3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO 4 ·2 H 2 O + Anhydrit CaSO 4

131 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] + Calciumcarbonat (CaCO 3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO 4 ·2 H 2 O + Anhydrit CaSO 4 + Apatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl)

132 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] + Calciumcarbonat (CaCO 3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO 4 ·2 H 2 O + Anhydrit CaSO 4 + Apatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl) + Flußspat (Fluorit) CaF 2

133 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Strontium - Strontiummineralien sind: + Strontianit SrCO 3 + Cölestin SrSO 4 Bristol, GB

134 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Barium - Bariummineralien sind: + Witherit BaCO 3 + Schwerspat BaSO 4

135 4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Die Elemente - Bariummineralien sind: + Witherit BaCO 3 + Schwerspat BaSO 4


Herunterladen ppt "4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen