Präsentation herunterladen
1
Eigenschaften der Elemente der 14. Gruppe
2
14. Gruppe C Si,Ge Sn,Pb ns2np2 Zunahme von Dichte, Atomradius, metall. Charakter Abnahme von Ionisierungsenergie, Elektronegativität C – Diamant = Nichtmetall Graphit Halbleiter Si,Ge – Halbleiter Sn,Pb – Metalle (-Sn!)
3
C_Kohlenstoff Vorkommen: elementar (Diamant, Graphit)
Carbonate CaCO3 Kalkstein Marmor Kreide MgCO3 Magnesit CaCO3.MgCO3 Dolomit diverse „Spate“ Erdöl Kohle (Anthrazit ~ 91 % C, Steinkohle ~ 85 % C, Braunkohle ~ 70 % C, ... ) CO2 (in Luft und Wasser) in tierischen und pflanzlichen Organismen
4
C_Kohlenstoff Isotope: 12C 98,89 % 13C 1,11 %
14C in Spuren (radioaktiv) (Neutron aus Höhenstrahlung) (Halbwertszeit: 5730 Jahre) als 14CO2 in der Atmosphäre, 14C : (12C+ 13C) 1 : 1012 entspricht 15,3 Zerfälle / min / g C Radiocarbon-Methode zur Altersbestimmung (nach W.F. Libby) maximal ca Jahre!
5
C_Kohlenstoff Modifikationen Diamant sp3-hybridisiert (Diamantgitter)
hart (Mohshärte 10) durchsichtig Isolator = 3,51 g·cm-3 Graphit sp2-hybridisiert (hex. Schichtgitter) weich undurchsichtig/schwarz rel. guter elektr. Leiter = 2,27 g·cm-3
6
C_Kohlenstoff Phasendiagramm
7
C60 Buckminsterfulleren
C_Kohlenstoff C60 Buckminsterfulleren C60: 20 Sechsecke + 12 Fünfecke (d 700 pm) „Fullerene“: C70, C84, C90, C94
8
C_Kohlenstoff Verbindungen: CO: Darstellung: Verwendung:
isoelektronisch mit N2 farblos, geruchlos, brennbar; giftig ! (MAK: 30 ppm) Darstellung: Technisch: „Generatorgas“ 2C (Koks) + O2 (Luft) 2 CO (+ N2) exotherm „Wassergas“ C (Koks) + H2O CO + H2 endotherm Boudouard-Gleichgewicht CO2 + C 2 CO endotherm Labor: HCOOH H2O + CO (Anhydrid der Ameisensäure!) Verwendung: Reduktionsmittel; verschiedene Synthesen (Methanol, verschiedene Kohlenwasserstoffe, Ameisensäure, Phosgen (COCl2)) ( ) ( + ) ( + ) ( )
9
C_Kohlenstoff Verbindungen: CO2: Darstellung: Verwendung:
farblos, geruchlos, nicht brennbar; hohe Wasserlöslichkeit (1,713 Liter CO2 pro Liter Wasser bei 0°C, 1 bar); sublimiert bei –78°C; „Trockeneis“ als Kühlmittel Darstellung: Technisch: 1) C + O2 CO2 exotherm (Verbrennung) „Kalkbrennen“ CaCO3 CaO + CO2 endotherm Labor: (z.B. in einem Kippschen Apparat) 3) CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2 Verwendung: Feuerlöscher; Lebensmittelindustrie (Sodawasser, Getränke mit „Kohlensäure“, Schockgefrieren, Kaltmahlen, ...) ( + ) ( ) ( ) ( + )
10
C_Kohlenstoff Verbindungen: H2CO3 Kohlensäure:
CO2 (aq) + H2O H2CO3 (aq) (nur 0,1% als H2CO3) jedoch: Carbonate und Hydrogencarbonate planar, isoelektronisch mit NO2-, SO3 NaHCO3 schwer löslich Alkalicarbonate gut in H2O löslich O O – C ... O
12
Si_Silicium Wasserstoff-Verbindungen: SinH2n+2, Silane: n 15
wesentlich weniger stabil als Kohlenwasserstoffe, mit zunehmender Kettenlänge nimmt die Stabilität ab! — Si — H umgekehrte Polarisierung wie bei Kohlenwasserstoffen, dadurch nukleophiler Angriff an das Si-Atom erleichtert! außerdem: Si hat bereits d-Orbitale, erleichtert zusätzlich den Angriff, daher: SiH4 + 4 H2O Si(OH)4 + 4 H2 Darstellung: z.B. Mg2Si + 4 HCl(aq) 2 MgCl2 + SiH4 + - OH-
25
Technische Silicate Gläser: Weichglas Kali-Kalk-Glas Gerätegläser
unterkühlte Silicatschmelzen unregelmäßige Anordnung von SiO4-Tetraedern Weichglas Na2CO3 + CaCO3 + SiO2 Glas ca. 13 % Na2O, 12 % CaO, 75 % SiO2 Kali-Kalk-Glas K2O statt Na2O höhere Erweichungstemperatur Gerätegläser SiO2 teilweise durch Al2O3 und B2O3 ersetzt noch höhere Erweichungstemperatur (Pyrex, Jenaer, Supremax, ...) Tonkeramik: Durch Brennen von Tonen (Schichtsilicate) Tongut (wasserdurchlässig) Tonzeug (dicht; z.B. Porzellan) Zement: durch Brennen von Gemischen aus CaCO3 + Ton bei etwa 1500°C Portlandzement (Ca,Al-Silicate und –Aluminate); beim Abbinden mit Wasser komplizierte Hydrate ca. 1000°C
28
Sn(II) und Pb(II)-Verbindungen
Protolyse: M2+ + H2O MOH+ + H KSn = 10-2 KPb = 10-8 Amphoterie: H+ Sn2+ Sn(OH)2 [Sn(OH)3]- „Stannat(II)“ OH OH- („Bleihydroxyd“ löst sich nur in starken konz. Basen) SnCl2: aus Sn + HCl PbX2: alle schwerlöslich SnS, PbS: schwerlöslich; SnS bildet keine Thiosalze! Malerfarben: PbCrO4 = „Chromgelb“ PbCrO4.PbO = „Chromrot“ PbCO3.Pb(OH)2 = „Bleiweiß“
29
Sn(IV) und Pb(IV)-Verbindungen
SnO2: praktisch unlöslich durch Schmelzen (!) mit NaOH lösliche Stannate PbO2: starkes Oxidationsmittel beim Erhitzen: PbO2 PbO + ½ O2 Pb3O4: „Mennige“, leuchtend rot +II +IV eig. Pb2PbO4 („Blei(II)-plumbat(IV)“) beim Erhitzen an Luft (ca. 500°C): PbO Pb3O4 SnS2: bildet Thiosalze (Analytik!) SnS2 + Na2S Na2SnS3
30
Bleiakkumulator Laden: Entladen:
PbSO4 + 2 H e - ———> Pb + H2SO4 PbSO4 + 2 H2O ———> PbO2 + H2SO4 + 2 H e - 2 PbSO4 + 2 H2O ———> Pb + PbO2 + 2 H2SO4 Entladen: Pb + H2SO4 ———> PbSO4 + 2 H e - PbO2 + H2SO4 + 2 H e - ———> PbSO4 + 2 H2O Pb + PbO2 + 2 H2SO4 ———> 2 PbSO4 + 2 H2O
Ähnliche Präsentationen
© 2024 SlidePlayer.org Inc.
All rights reserved.