4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al Ga
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al Ga In
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften B Al Ga In Tl
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppen- eigen- schaften
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -
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: Tl3+ 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. +3 - Affinität zu elektronegativen Elementen größer als zu elektropositiven
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - Salzcharakter der Verbindungen nimmt mit Z zu - für kovalente Verbdg. sp2 - Orbitale (trig.-planar) + durch Elektronenlücke starke Lewis-Säuren - Schrägbeziehung Bor - Silicium: + harte, hochschmelzende Halbmetalle + bilden beide zahlreiche flüchtige Wasserstoffverbindungen + BCl3 wie SiCl4 flüssig, monomer, hydrolyseempfindlich + B2O3 neigt wie SiO2 zur Glasbildung
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Bor - aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen - natürliche Borverbindungen sind die Borate: + Kernit Na2B4O7 · 4 H2O + Borax Na2B4O7 · 10 H2O
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer - selten Al2O3 als Korund und Schmirgel - gefärbte Al2O3 - Kristalle sind Saphir
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer - selten Al2O3 als Korund und Schmirgel - gefärbte Al2O3 - Kristalle sind Saphir und Rubin
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Aluminium - häufigstes Metall der Erdrinde - dritthäufigstes Metall überhaupt - Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer - selten Al2O3 als Korund und Schmirgel - gefärbte Al2O3 - Kristalle sind Saphir und Rubin - natürliche Vorkommen von Kryolith Na3AlF6 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
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, Fe2O3 +
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Vorkommen - Gallium / Indium / Thallium - Gallium und Indium sind Begleiter des Zinks in der Zinkblende Zinkblende
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 Pyrit
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Die Elemente
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
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen vor, in denen B12 - Ikosaeder auftreten
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor a-rhomboedrisches Bor
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - 2 Typen von Bor - Dreizentrenbindungen
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor + a-rhomboedrisches Bor + a-tetragonales Bor enthält B12 - Ikosaeder und einzelne Boratome + b-rhomboedrisches ist die thermodynamisch stabile Bor- Modifikation mit komplizierter Struktur + b-tetragonales Bor enthält pro Elementarzelle 190 Boratome
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Bor - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - 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 HNO3 und Königswasser oxidieren es zu Borsäure H3BO3 + bei höhereren Temp. mit O2, Cl2, Br2 und S8 umzusetzen + = Reduktionsmittel ggüber H2O, CO2 und SiO2
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
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
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:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - Beim Erhitzen verbrennt Al mit hellem Licht unter großer Wärmeentwicklung: - Nutzung in Kolbenblitzen (Fotografie)
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al2O3
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al2O3
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminium - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al2O3
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 H2O nicht angegriffen - amphoter wie Aluminium: Bildung von Ga3+ bzw. [Ga(OH)4]-
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
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 HNO3 und H2SO4 - Thallium und seine Verbindungen sind giftig - Tl-Verbindungen färben die Flamme grün
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Bor - kristallines Bor erhält man durch Reduktionen von Borhalogeniden mit Wasserstoff bei 1000 - 1400 °C - sowie durch thermische Zersetzung von Bortriiodid an Wolfram- drähten bei 800 - 1000 °C:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Bor - amorphes Bor entsteht als braunes Pulver geringer Reinheit durch Reduktion von B2O3 mit Na oder Mg:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Bor - Verwendung findet Bor als + Desoxidationsmittel in der Metallurgie + Schleifmittel (Bordiamant“ AlB12) + Neutronenfänger in der Kerntechnik (Isotop 10B)
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall - Herstellung aus Bauxit (mit Fe2O3 verunreinigtes AlO(OH)): + Entfernung des bei der Elektrolyse störenden Fe2O3 bei nassem Aufschluß
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium + Schmelzelektrolyse des so gewonnenen Al2O3 unter Zusatz von Kryolith Na3AlF6 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, 15000 kWh
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium + Schmelzelektrolyse des so gewonnenen Al2O3 unter Zusatz von Kryolith Na3AlF6 zur Schmelzpunkterniedrigung
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall - Herstellung aus Bauxit (mit Fe2O3 verunreinigtes AlO(OH)): - Verwendung für den Fahrzeug- Schiff- und Flugzeugbau
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall - Herstellung aus Bauxit (mit Fe2O3 verunreinigtes AlO(OH)): - Verwendung für den Fahrzeug- Schiff- und Flugzeugbau - Haushaltsgegenstände
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Darstellung und Verwendung - Aluminium - Verpackung: Aluminiumfolien, Dosen
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 - GaCl3 dient in der Halbleiterindustrie
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 - GaCl3 dient in der Halbleiterindustrie - In wird als Lagermetall verwendet; III/V Halbleiter
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 - GaCl3 dient in der Halbleiterindustrie - In wird als Lagermetall verwendet; III/V Halbleiter - Tl wird mit Hg legiert als Tieftemperaturthermometerfüllung verwendet
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Chemie des Bors sehr unterschiedlich zu der der Homologen - kein B3+, sp2- hxbridisierte Boratome trigonal-planare Verbdg. - Verbindungen BX3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett), es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung: + Ausbildung von p - Bindungen
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Verbindungen BX3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett), es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung: + Ausbildung von p - Bindungen + Mehrzentrenbindungen
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Verbindungen BX3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett), es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung: + Ausbildung von p - Bindungen + Mehrzentrenbindungen + Anlagerung von Donormolekülen
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
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
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
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
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide - Borcarbid B13C2 bildet schwarze, glänzende Kristalle - Härte vergleichbar Diamant - beständig gegen HNO3 - Struktur aus B12 - Ikosaedern - technische Herstellung aus B2O3 und Kohlenstoff bei 2400 °C - B24C ähnelt strukturell a-tetragonalem Bor
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:
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:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - folgende Zwei- und Dreizentrenbindungen sind beteiligt:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Beispiele für Borane
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Diboran B2H6 ist ein farbloses, giftiges, unangenehm riechendes Gas - Darstellung: - unter 300 °C liegt das GG auf der Seite des Diborans - über 300 °C erfolgt Zersetzung
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
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane - Anlagerung von Hydridionen an Borane führt zu den Hydridoboranen oder Boran - Anionen - LiBH4 und NaBH4 sind fest, weiß und werden als Hydrierungsmittel verwendet, Al(BH4)3 ist kovalent gebaut und bei RT flüssig
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren - Orthoborsäure H3BO3 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:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren - Orthoborsäure H3BO3 geht beim Erhitzen zunächst in Metaborsäure (HBO2)n, dann in glasiges B2O3 über:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren - Orthoborsäure H3BO3 bildet mit Alkoholen leicht flüchtige Ester, die mit grüner Flamme verbrennen:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Bortrioxid - Durch Glühen von H3BO3 erhält man B2O3 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 B2O3 - Molekülen, mit ungefähren Bindungsgraden von 1,5 und 2,5
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
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
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
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 Na2B4O7 über, die glasartige Schmelze löst Metalloxide unter Bildung charakteristisch gefärbter Borate (Boraxperle) - Verwendung in Analytik und Glasindustrie
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Perborate - Perborate sind Additionsprodukte aus H2O2 und Boraten
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Sauerstoffverbindungen des Bors - Perborate - Perborate sind Additionsprodukte aus H2O2 und Boraten - Perborate finden in Waschpulvern als Bleichmittel Verwendung Perborat Silicat
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut + BCl3 ist ein farbloses, an der Luft rauchendes Gas, das mit Wasser hydrolysiert und wie folgt entsteht:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors - Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut + BF3 ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das wie folgt entsteht: + mit Wasser erfolgt Hydrolyse: + mit Flußsäure entsteht Fluoroborsäure HBF4:
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 B4Cl4 die Boratome einen Tetraeder
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Bors
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
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
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
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Stickstoffverbindungen des Bors - BN - technisch kann BN auf zwei Wegen hergestellt werden:
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
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 250 - 300 °C - HBNH trimerisiert sofort zum Borazin:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminium bildet keine (p-p)-p - Bindungen - Stabilisierung erfolgt daher nicht wie bei den Borhalogeniden BX3 durch (p-p)-p - Bindungen, sondern durch Dimerisierung:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminium bildet keibne (p-p)-p - Bindungen - Stabilisierung erfolgt daher nicht wie bei den Borhalogeniden BX3 durch (p-p)-p - Bindungen, sondern durch Dimerisierung: - AlN nicht BN - analog, kein Borazinanalogon - Al-Atome besitzen d-Valenzorbitale, daher oktaedrische Koordination möglich (z.B. AlF63-, Al(H2O)63+) - in stabilen Verbindungen hat Al die Oxidationszahl +3, Verbindungen mit +1 sind endotherm und nur bei hohen Temperaturen beständig
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
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Hydroaluminate (Alanate) sind stabil und salzartig oder kovalent + Li[AlH4], Na[AlH4] sind wichtige salzartige Reduktionsmittel + Darstellung Li[AlH4] + Synthesen mit Li[AlH4]: + Es gibt Alanate mit der KZ6: Li3AlH6, Na3AlH6
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 CO2 in Aluminatlösungen: - Al(OH)3 ist amphoter und löst sich frisch gefällt in Säuren und Laugen
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - durch Entwässern von Hydragillit oder Böhmit entsteht g-Al2O3: - weißes, in Wasser unlösliches, hygroskopisches Pulver - wandelt sich über 1000 °C in a-Al2O3 (Korund) um
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - a-Al2O3 (Korund) ist sehr hart, wasser-, säure-, und basenunlöslich und nicht hygroskopisch - Edelsteine sind aus Korund darstellbar (z.B. Saphir mit Fe2+, Fe3+, Ti4+ oder Rubin mit Cr3+ - Ionen) - Verw. als Spinndüsen, Lasermaterial und in der Uhrenindustrie
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - wasserfreies AlF3 ist ein weißes, in Wasser, Säuren und Alkalien unlösliches Pulver - kristallisiert in einem Gitter aus eckenverknüpften AlF6 - Oktaedern - wird neben Kryolith bei der Aluminiumgewinnung eingesetzt und wie folgt hergestellt:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - wichtigstes Fluoroaluminat ist Kryolith Na3AlF6 - Verwendung neben der Al-Erzeugung als + Trübungsmittel für Emaille u. Milchglas - die industrielle Herstellung erfolgt nach:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl3 + 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:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl3 + Herstellung durch Chlorieren von flüssigem Aluminium + wasserhaltiges Aluminiumchlorid erhält man wie folgt:
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl3 + Verwendung als Textilimprägnierungsmittel und in der Kosmetik (Deodorant, Antiseptikum) + Wie BF3 und BCl3 reagiert AlCl3 als Lewissäure
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumchlorid AlCl3 + wie BF3 und BCl3 reagiert AlCl3 als Lewissäure + hierauf beruht das Hauptanwendungsgebiet von AlCl3
4 Nichtmetalle 4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe Aluminiumverbindungen - Aluminiumsalze: + + Alaune sind Doppelsalze Me(I)Me(III)(SO4)2 # Alaun im Besonderen ist KAl(SO4)2 · 12 H2O findet aufgrund adstringierender Wirkung Verw. als Rasierstein
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 + a-Ga2O3 besitzt Korundstruktur + Halogenide haben die Form Ga2X6 + GaN besitzt Wurtzit-, der Halbleiter GaAs Zinkblendestruktur + durch Komproportienierungsrkn. werden Ga(I)-Verbdg. erh.
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 - Tl2SO4 wird als Rattengift verwendet
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ca
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ca Sr
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ba Ca Sr
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften Be Mg Ra Ba Ca Sr
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppen- eigen- schaften
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften -
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - reaktionsfähige, elektropositive Metalle, starke Reduktionsmittel - in stabilen Verbindungen stets Oxidationszahl +2 - Me2+ - Kationen werden durch Gitterenergie und Hydratationsenthalpie stabilisiert - Erdalkalimetalle verbrennen an der Luft zu Oxiden MeO (auch BaO2) - mit Stickstoff Bild. der Nitride Me3N2, mit Wasserstoff Hydride MeH2 - Löslichkeit der Sulfate und Carbonate nimmt mit Z ab (Hydroxide zu) - charakteristische Flammenfärbungen (z.B. Ra karminrot, Sr grün)
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 + (BeH2)n wie (AlH3)n hochpolymer, kovalent, MgH2 ionisch + BeCl2 und AlCl3 sublimierbare Lewissäuren, MgCl2 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 H2-Entwick- lung, Mg löst sich nur in Säuren
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Gruppeneigenschaften - Radium ist ein Zerfallsprodukt von 238U, es ist in der Pechblende UO2 enthalten (0,34 g Ra pro t Uran) - Radium ähnelt in seinen Eigenschaften dem Barium und kristallisiert wie dieses kubisch-raumzentriert
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 Be3Al2O[Si6O18] Brasilien
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 Be3Al2O[Si6O18] + Aquamarin (eisenhaltig) + Euklas BeAl[SiO4]OH + Phenakit Be2[SiO4] + Chrysoberyll (Olivinstruktur) + Alexandrit (Olivinstruktur)
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO3)2
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO3)2 + Magnesit MgCO3
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO3)2 + Magnesit MgCO3 + Olivin (Mg,Fe)2[SiO4] + Enstatit Mg[SiO3] + Talk Mg3[Si4O10](OH)2
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Magnesium - Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen: + Dolomit CaMg(CO3)2 + Magnesit MgCO3 + Olivin (Mg,Fe)2[SiO4] + Enstatit Mg[SiO3] + Talk Mg3[Si4O10](OH)2 + Serpentin Mg3[Si2O5](OH)4 + Carnallit KCl ·MgCl2 ·6 H2O
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al2Si2O8] + Calciumcarbonat (CaCO3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7)
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al2Si2O8] + Calciumcarbonat (CaCO3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO4 ·2 H2O
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al2Si2O8] + Calciumcarbonat (CaCO3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO4 ·2 H2O + Anhydrit CaSO4
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al2Si2O8] + Calciumcarbonat (CaCO3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO4 ·2 H2O + Anhydrit CaSO4 + Apatit Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Calcium - Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor: + Feldspat Ca[Al2Si2O8] + Calciumcarbonat (CaCO3, Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7) + Gips CaSO4 ·2 H2O + Anhydrit CaSO4 + Apatit Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) + Flußspat (Fluorit) CaF2
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Strontium - Strontiummineralien sind: + Strontianit SrCO3 + Cölestin SrSO4 Bristol, GB
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Vorkommen - Barium - Bariummineralien sind: + Witherit BaCO3 + Schwerspat BaSO4
4 Nichtmetalle 4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe Die Elemente - Bariummineralien sind: + Witherit BaCO3 + Schwerspat BaSO4