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Darstellung v. Sauerstoff a) 2 HgO (rot) 400°C 2 HgO2O2 +(Priestley) b) Aus KClO 3, KNO 3, KMnO 4 z.B. 4 KClO 3 + V 400°C 3 KClO 4 + VII KCl - I + 500°C.

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1 Darstellung v. Sauerstoff a) 2 HgO (rot) 400°C 2 HgO2O2 +(Priestley) b) Aus KClO 3, KNO 3, KMnO 4 z.B. 4 KClO 3 + V 400°C 3 KClO 4 + VII KCl - I + 500°C KClO 4 KCl+ + VII- II- I 2O 2 0 c)2H 2 O 2 MnO 2 - I 2H 2 O+O2O2 0- II Labor d) Brinsches Bariumperoxid-Verfahren 2 BaO +O 2 (Luft) 500°C 700°C 2 BaO 2 hist. techn. e)Fraktionierte Destillation flüssiger Luft Verflüssigung nach LINDE-Verfahren; Trennung durch fraktionierte Destillation. f) Elektrolyse einer wässrigen NaOH-Lösung techn. + Labor Versuche

2 Stratosphäre: a) Bildung v. O 3 O 2(g) + h (<260 nm) O (g) + +O 2(g) O (g) O 3(g) b) Abbau v. O 3 O 3(g) + h ( nm) O (g) O 2(g) + c) Zerstörung v. O 3 CFCl 3 + h ( nm) ClCfCl 2 + ClO3O3 + ClO O2O2 + O + ClO+ +O3O3 O2O 2 Troposphäre: NO 2 + h ( 260 nm) ONO + + O O2O2 O3O3 Bildung v. O 3

3 Wasserhaerte Ca-, Mg-Salze CaCO 3(s) + H2O + CO2(aq)Ca 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) Ca(HCO 3 ) 2 Gesamthaerte = temporaere Haerte + permanente Haerte (CaSO 4, MgSO 4,...) 1° dH = 1mg CaO / 100 cm3 H2O in Wien 7 – 20 ° dH Versuch

4 Organische Ionenaustauscher Kationenaustauscher R 1 – SO 3 - H + 2R 1 -SO 3 H + Ca 2+ (R 1 -SO 3 ) 2 Ca + 2H + Anionenaustauscher R 2 - NH 3 + OH - 2R 2 -NH 3 OH + SO 4 2- (R 2 -NH 3 ) 2 SO 4 +2OH - 2H + + 2OH - 2H 2 O

5 H2O2H2O2 Eigenschaften –Farblos –Dichte: 1.47 kg/dm 3 –Fp: -0.4 ° C –Kp: 151 ° C 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 -I -II0 ΔH ° 298 = kJ mol -1 Versuch

6 Struktur H 2 O 2

7 H 2 O 2 als Oxidationsmittel H 2 O 2 + 2H + + 2e - 2H 2 O 2x (Fe 2+ Fe 3+ + e - ) H 2 O 2 + 2H + + 2Fe 2+ 2Fe H 2 O E° = 1.77 V -(E° = 0.77V) ΔE = 1.00V 4x(H 2 O 2 + 2H + + 2e - 2H 2 O PbS + 4H 2 OPbSO 4 + 8H + + 8e - PbS + 4H 2 O 2 PbSO 4 + 4H 2 O H 2 O 2 + 2H + + 2e - 2H 2 O 2I - I 2 + 2e - 2I - + H 2 O 2 + 2H + I 2 + 2H 2 O -I-II IIIII -I-II VI -I 0 -II Versuch

8 H 2 O 2 als Reduktionsmittel nur gegenueber ausgepraegten Oxidationsmitteln 5x(H 2 O 2 O 2 + 2H + + 2e - ) 2x(MnO4 - +8H + + 5e - Mn H 2 O) 2MnO H 2 O H + 2Mn O 2 + H 2 O E° = V -(E° = 1.52V) ΔE = 0.84V 3x(H 2 O 2 O 2 + 2H + + 2e - ) 2x(MnO4 - +2H 2 O+ 5e - MnO 2(s) + 4OH - ) 6OH - + 6H + 6H 2 O 2MnO H 2 O 2 2MnO 2(s) + 2H 2 O + 3O 2 + 2OH - H 2 O 2 O 2 + 2H + + 2e - MnO 2(s) + 4H + + 2e - Mn H 2 O MnO 2(s) + 2H + + H 2 O 2 Mn H 2 O + O 2 -I0 VII II -I0 0 VII IV II Versuch

9 CHLOR Vorkommen: NaCl (Steinsalz), KCl(Sylvin), KMgCl 3 ·6H 2 O (Carnallit); im Magensaft als HCl (~0,1 M)! Cl- als Elektrolyt in der belebten Natur Eigenschaften: gelbgrünes Gas; erstickender Geruch; in H2O löslich (Chlorwasser) kräftiges Oxidationsmittel (Fe FeCl 3 Sb SbCl 3 H2 HCl…) Chlorknallgasreaktion: H2H2 +Cl 2 2HClH = -185 kJ mol -1 Kettenreaktion Cl 2 h 2Cl Cl +H2H2 HCl+H H +Cl 2 HCl+Cl Abbruch: 2H H2H2 2Cl Cl 2 bzw. Kp: -34,1°C Fp: -101°C Versuche

10 Versuch: Ethin-Blitze unter Wasser C 2 H 2 + Cl 2 2C + 2 HCl C 2 H 2 + Cl 2 C 2 H 2 Cl 2

11 Darstellung von Cl 2 Billigstes Ausgangsprodukt: NaCl Durch Oxidation: Cl - ½ Cl 2 + e - Darstellung entweder aus NaCl direkt oder aus HCl ( NaCl + H 2 SO 4 ) a)1)4HCl+O2O2 CuCl 2 2H 2 O+2Cl 2 DEACON-Verfahren 2)4HCl+MnO 2 2H 2 O+MnCl 2 +Cl 2 WELDON-Verfahren (Ausbeute geringer wegen MnCl 2 ) auf diese Weise Cl2 von Scheele entdeckt. 3)im Labor 16HCl+2KMnO 4 5Cl 2 +2MnCl 2 8H 2 O2KCl++ b) Elektrolyse v. NaCl 1) Schmelzfluss-Elektrolyse NaCl (l) +Na½ Cl 2 2) Chloralkali-Elektrolyse 2NaCl (aq) +2H 2 OH 2 +Cl 2 +2NaOH

12 BROM Vorkommen: im Meerwasser (in Spuren); in natürl. Salzablagerungen, z.B. im Bromcarnallit KMgBr 3 6H 2 O Eigenschaften: Dunkelrote Flüssigkeit; Erstickender Geruch; Reagiert weniger heftig als Chlor Fp: -7,1°C Kp: 58,8°C Darstellung: Oxidation v. Bromiden; a) Technisch: MgBr 2 +Cl 2 MgCl 2 +Br 2 aus KMgBr 3 6H 2 Obilliges Oxidationsmitel b)im Labor4HBr+MnO 2 Br 2 +MnBr 2 2H 2 O+ Verwendung: Medizin: NaBr, KBr Photographie: AgBr Versuch: 2 Al + 3 Br 2 2 AlBr kJ/mol

13 IOD Vorkommen: im Meerwasser als I - ( %); im Chilesalpeter als NaIO 3 (bis zu 0,1 % I) Eigenschaften: grauschwarze, metall. glänzende schuppige Kristalle; Molekülgitter; Dampf blauviolett; Lösungen: blauviolett in nichtpolaren, braun in polaren Lösungsmitteln. Darstellung: a) Technisch: HIO 3 +3H 2 SO 3 Hl+ 3H 2 SO 4 b)im Labor2KI+MnO 2 I2I2 + K 2 SO 4 2H 2 O+ Verwendung: Photographie (AgI), Medizin, Metallurgie + V+ IV+ VI- I HIO 3 +5HI3H 2 O+ 3I 2 + V- I0 2HIO 3 +5H 2 SO 3 5H 2 SO 4 + V+ IV+ VI Bei geeigneter Wahl der Ausgangsmengen: H2OH2O+ I2I ) + 2H 2 SO 4 MnSO 4 + 2)KI+½ Cl 2 KCl+½ I 2

14 Mg + I 2 MgI 2 2 Al + 3 I 2 Al 2 I 6 Versuche

15 HALOGENWASSERSTOFFE HFHClHBrHI Fp (°C)-83,1-114,8-86,9-50,7 Kp (°C)19,5-84,9-66,8-35,4 Farblose, stechend riechende Gase; therm. Stabilität nimmt ab vom F I; wässrige Lösungen sind starke Säuren; Salze = Halogenoide. Darstellung: H2H2 +X2X2 2HXa)ergibt bes. reines Produkt b)Sulfat – Salzsäure - Verfahren NaClH 2 SO °C HClNaHSO 4 + NaCl+NaHSO 4 800°C HCl+Na 2 SO 4

16 c) HBr, HI: X2X2 +H2SH2SS+2HX d) HBr, HI: PX 3 +3H 2 O+3HX H 3 PO 3 Labor HCl tritt bei vielen Verfahren als Nebenprodukt auf (Chlorierungs- reaktionen, Verbrennung chlorierter org. Verbindungen)

17 Schwefel Vorkommen: elementar als Sulfat (CaSO 4 2H 2 O, CaSO 4, BaSO 4 ) als Sulfid - Kiese (z.B. FeS 2 ) - Glanze (z.B. PbS) - Blenden (z.B. (ZnS) in Steinkohle Kokereigas in Erdöl, Erdgas in Eiweißstoffen Gewinnung: a) Frasch-Verfahren b) aus H 2 S – CLAUS-Verfahren 1.)H2SH2S+3/2 O °C Aktivkohle H2OH2O+SO 2 2.)SO 2 +2H 2 S ~250°C Kat. - aus Wassergas 3S+2H 2 O Luft +H2SH2S 40°C H2OH2O+S - mit Luxmasse (~ Fe(OH) 3 ) Luft Fe 2 O 3 +S(oder Fe 2 O 3 + SO 2 )Fe 2 S 3

18 H 2 S und Sulfide H 2 S ist äußers giftiges Gas Geruch nach faulen Eiern! (Faulgase) MAK: 10 ppm (15 mg m -3 ) Ag H2SH2S Ag 2 S ;Pb 2+ H2SH2S PbS Bleipapier Kp: -61°C (212 K) wässrige Lösung von H 2 S schwache Säure Hydrogensulfide (HS - ) Sulfide (S 2- ) Darsellung v H 2 S: 1.)2HCl+FeSH2SH2S+FeCl 2 (im Labor, Kipp) 2.) Erhitzen von S mit Paraffinen auf °C 3.)S+H2H2 H2SH2S 600°C - II Versuch

19 SO 2 + IV Fp: -75,5°C Kp: -10°C 119,5° stechender Geruch; hohe Verdampfungswärme Darstellung: a) S+O2O2 SO 2 H O 298 = -297 kJ mol -1 b)FeS 2 +O2O2 SO 2 Fe 2 O 3 +(Rösten) c)H 2 SO 4 NaHSO 3 +NaHSO 4 +SO 2 +H2OH2O d)Cu++2H 2 SO 4 CuSO 4 +2H 2 OSO 2 Labor SO VI +4H + +2e - SO 2 + IV +2H 2 O 0 2e - + IV +CuCu 2+ Cu+4H + SO Cu 2+ +2H 2 O+SO 2 Red. Ox. Eigendissoziation:SO 2(l) SO 2+ SO Versuche

20 SO 2(g) löst sich in den Wolkentropfen: SO 2 +H2OH2OH+H+ +HSO 3 - (Hydrogensulfit-Ion) Das Hydrogensulfit-Ion wird durch im Wolkenwasser gelöstes H 2 O 2 oder O 3 oxidiert: HSO 3 - +H2O2H2O2 HSO 4 - +H2OH2O HSO 3 - +O3O3 HSO 4 - +O2O2 H+H+ +SO 4 2- (Sulfat-Ion) normaler Regen: pH = 5,6 durch gelöstes CO 2 CO 2 +H2OH2OH+H+ +HCO 3 - saurer Regen: pH 4 durch zusätzlich gelöste Schwefelsäure

21 H 2 SO 4 + VI Fp: 10,4°C (Kp: 279,6°C) ρ(Fp) = 1,835 kg dm -3 geringe Eigendissoziation2H 2 SO 4 H 3 SO 4 + +HSO 4 - beim ErhitzenH 2 SO 4(g) SO 3(g) +H 2 O (g) Azeotrop mit H 2 O:98,3% H 2 SO 4 ; 338°C Wasserentziehende Wirkung, z.B.: Rauchende H 2 SO 4 (Oleum): 40-80% SO 3 gelöst in H 2 SO 4 Oxidierende Wirkung! (Cu, Ag, Hg aufgelöst; sogar C CO 2 )

22 Rauchgasentschwefelung Man leitet dem nach oben strömenden Rauchgas eine Suspension fein gemahlenen Kalkes entgegen: SO 2(g) +H 2 O (g) HSO 3 - (aq) H + (aq) + HSO 3 - (aq) +½ O 2(g) SO 4 2- (aq) +H + (aq) 2H + (aq) +CaCO 3(s) Ca 2+ (aq) +CO 2(g) +H2OH2O Ca 2+ (aq) +SO 4 2- (aq) +2H 2 O CaSO 4 2H 2 O (s) suspendierter Gips Bauindustrie

23 SO 3 SO 3(g) SO 3 +H2OH2OH 2 SO 4 stark exotherm Darstellung: 1.) Labor H 2 SO 4 P 4 O 10 +SO 3 2.) Technisch2SO 2 O2O2 +2SO 3

24 SO 2 +2H 2 OHSO 3 - H3O+H3O+ +Hydrogensulfit Sauerstoffsäuren des Schwefels Typ H 2 SO n Oxidationsstufe des Schwefels Typ H 2 S 2 O n H 2 SO 2 SulfoxylsäureII IIIH 2 S 2 O 4 Dithionige Säure (H 2 SO 3 )Schweflige SäureIV V H 2 S 2 O 5 Dischwefelige Säure H 2 S 2 O 6 Dithionsäure H 2 SO 4 SchwefelsäureVIH 2 S 2 O 7 Dischwefelsäure H 2 SO 5 Peroxoschwefelsäure (Carosche Säure) VI (mit Peroxogruppe)H 2 S 2 O 8 Peroxo-dischwefelsäure 2SO 2 O2O2 +2SO 3 H = -98,3 kJ In der Technik mittels eines Katalysators, Kontakt-Verfahren. V2O5V2O5 +SO 2 2VO 2 +SO 3 2VO 2 +½ O 2 V2O5V2O5

25 H 2 SO 3 + IV SO 2 +H2OH2OH 2 SO 3 enthält: HSO 3 -, SO 3 2-, SO 2(aq), S 2 O 5 2-, kaum H 2 SO 3 Hydrogensulfite ( HSO 3 - ) u. Sulfite (SO 3 2- ) bilden leicht Disulfite: 2HSO 3 - H2OH2O+S 2 O 5 2- S O 146 pm S S 218 pm … als Reduktionsmittel: SO I2I2 +H2OH2O2I - +SO H IV0- I+ VI … als Oxidationsmittel: (nur gegenüber starken Red.-mittel!) SO 2 +2H 2 O6H + IV0+ I H2SH2S+ - II Versuch

26 Thioschwefelsäure, H 2 S 2 O 3 Thiosulfate, S 2 O 3 2- tetraedrisch Darstellung von Thiosulfaten: a)SO SS 2 O 3 2- b)CaS 2 +3/2 O 2 CaS 2 O 3 Reaktionen: S 2 O H+H+ H 2 S 2 O 3 +SO 2 +H2OH2OS 2S 2 O AgBr (s) [Ag(S 2 O 3 ) 2 ] 3- +Br - 2S 2 O I2I2 2I - +S 4 O S 2 O Fe 3+ 2Fe 2+ S 4 O S 2 O Cl 2 +5H 2 O2SO Cl - +10H + Versuch

27 STICKSTOFF, N 2 Vorkommen: Luft (78,1 Vol.%), Chilesalpeter (NaNO 3 ), Nukleinsäuren, Eiweiß,… Eigenschaften: Gas; farb-, geruch-, geschmacklos; in H 2 O halb so gut löslich wie O 2, nicht brennbar H = 942 kJ mol -1 E(NN) 6xE(N–N)! N 2 sehr reaktionsträge! viele N-Vbdgn. zerfallen exotherm u. explosionsartig Darstellung: a)frakt. Dest. v. flüssiger Luft b)chem. Entfernung v. O 2 aus Luft O2O2 CuO ;Cu+O2O2 CO 2 C+ c) chem. Zersetzung (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 3 +4H 2 ON2N2 + +IV-III+III0 NH 4 ClNaNO 2 +NaClNH 4 NO °C NH 3 HNO 2 + -III+III 2H 2 ON2N2 + Versuch

28 Darstellung v. NH 3 Labor: a)2NH 4 ClCa(OH) 2 +CaCl 2 2NH 3 ++2H 2 O b) Erhitzen v. konz. NH 3 -Lösungen Technik: a) Haber-Bosch-Verfahren 3H 2 +N2N2 2NH 3 H = -92 kJ 1) Ausgangsstoffe 4N 2 +O2O2 +2C4N 2 +2CO GeneratorgasH = -221,0 kJ H2OH2O+CH2H2 +CO WassergasH = +131,4 kJ CO entfernt: CO+H2OH2OH2H2 +CO 2 H 2 S entfernt; wird mit H 2 O unter Druck herausgewaschen

29 2NO 2 N2O4N2O4 +IV H = -58 kJ N O 118 pm N N 175 pm! rotbraun farblos Kp: 21°C Darstellung: 2NOO2O2 +2NO 2 1) 2) Red. v. konz. HNO 3 Cu4H + 2NO 3 - Cu 2+ 2H 2 O2NO IV+II+V0 3)Pb(NO 3 ) 2 2NO 2 +PbO½ O 2 + 2NO 2 +IV 2OH - +NO 2 - NO V+III H2OH2O+ gemischtes Anhydrid Raketentreibstoff (kräftiges Ox.-mittel) NO 2 + isoelektr. mit CO 2, N 2 O, N 3 -, NCO - Versuch

30 Darstellung v. HNO 3 NaNO 3 H 2 SO 4 +(Chilesalpeter)1) 2) Luftverbrennung (sehr teuer) 3) Ostwald-Verfahren Katal. NH 3 -Verbrennung: 4NH 3 5O 2 +4NO6H 2 O+H = -904 kJ Abkühlen: NO½ O 2 +NO 2 2NO 2 +H2OH2OHNO 3 +HNO 2 mit wachsender Konz.: 2HNO 2 HNO 3 +H2OH2O+NO Aufkonzentrieren: (über 69,2%) 1)Vakuumdest. mit konz. H 2 SO 4 2)Abkühlen, Auskrist. v. H 2 O 3)4NO 2 +2H 2 OO2O2 + Druck 4HNO 3

31 N 2 H 4 Hydrazin OZ: -II farblos, stark hygroskopisch Fp: ~2°C (275 K) Kp: 113,5°C (386,7 K) DK = 51 (293 K) Darstellung: Oxidation v. NH 3 (Raschig) NH 3 HOCl+NH 2 Cl+H2OH2O +NH 3 N 2 H 4 HCl (Hydraziniumchlorid) -II -III gutes Reduktionsmittel N2H4N2H4 O2O2 +N2N2 +2H 2 OH = -622 kJ/mol Raketentreibstoff (Space shuttle)

32 NH 2 OH Hydroxylamin Oz.: -I durchsichtige, farblose Nadeln Fp: 32°C (305 K) Kp: 56,5°C (329,7 K) bei 26 mbar Darstellung: durch Red. höherer Ox.-stufen des N a) elktrolytisch HNO 3 +H2OH2O++3H + 6e - H 2 NOH+3OH - -V-I b) nach Raschig HONOH 2 SO 3 ++H2OH2ONH 2 OH2H 2 SO 3 + -I+III+IV Reduktionsmittel

33 N 2 O 3 Distickstofftrioxid +III Fp: -102°C (171 K) blassblaue Kristalle durch Abkühlen eine Gemisches aus NO + NO 2 HNO 2 Salpetrige Säure +III freie Säure nicht bekannt, wässrige Lösung rel. unbeständig Darstellung: 1)NONO 2 +H2OH2O+2NaOH2NaNO 2 + +II+IV+III 2)NaNO 3 + Pb NaNO 2 PbO+ 3)2NaNO 3 2NaNO 2 O2O2 + Reduz. Wirkung - gegen starke Ox.-mittel Oxid. Wirkung: 2NO I - +4H + 2NO+I2I2 2H 2 O+ +III+II-I0

34 N 2 O 5 Distickstoffpentoxid Im Kristall: NO 2 + NO 3 - HNO 3 Salpetersäure - H 2 O Fp: -42°C (231 K) Kp: 84°C (357 K) ρ = 1,52 kg dm -3 planar Teilweise Zersetzung: 2HNO 3 H2OH2O2NO 2 +½ O 2 + Leicht Sieden Azeotrop: 69,2% HNO 3, 121,8°C Scheidewasser Königswasser (aqua regia): HNO 3 3HCl+NOCl+Cl 2 +2H 2 O

35 Halogenverbindungen des Stickstoffs Stickstofftriiodid-Monoammoniakat 8 NI 3 NH 3 5 N NH 4 I + 9 I 2

36 CO Kohlenstoffmono(o)xid + II farblos, geruchlos, brennbar giftig! (MAK: 30 ppm) isoelektronisch mit N 2 ! Darstellung: Technisch: 1) Generatorgas O 2 (Luft)+2C (Koks)2CO(+ N 2 )H = -221 kJ 2) Wassergas H2OH2O+C (Koks)COO2O2 +H = +131 kJ 3) Boudouard-Gleichgewicht CO 2 C+2COH = +173 kJ Labor: 4) HCOOHH2OH2OCO+ Ameisensäure Verwendung:Reduktionsmittel; Synthese v. CH3OH, v. gesättigten u. unges. Kohlenwasserstoffen (Fischer-Tropsch), Ameisensaeure, Phosgen (COCl2)

37 CO 2 Kohlenstoffdioxid + IV Eigenschaften: farblos, geruchlos, NICHT brennbar; hohe Wasserlöslichkeit (1,713 l CO 2 pro l H 2 O bei 0°C, 1 bar) sublimiert bei -78,5°C Trockeneis als Kühlmittel Darstellung: Technisch: 1)O2O2 +CCO 2 H = -394 kJ 2) Kalkbrennen CaCO 3 CaOCO 2 +H = +176,6 kJ Labor: 3) CaCO 3 2HCl+CaCl 2 H2OH2O+CO 2 + (im Kipp) Verwendung:Feuerlöscher; Lebensmittelindustrie (Sodawasser, chockgefrieren, Kaltmahlen…) Versuch


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