Probeklausuren. Bachelor-Studiengang Chemie. Aufgaben 1. Anorganische Chemie III Prof. Dr. S. Schulz. Raum: Name: Vorname: Studienfach:

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1 Bachelor-Studiengang Chemie Probeklausuren Prüfung: Prüfer: Datum: Raum: Anorganische Chemie III Prof. Dr. S. Schulz WS 2013/14 Name: Vorname: Studienfach: Matrikelnummer: 1. Wiederholungsklausur Studiensemester: 2. Wiederholungsklausur (zutreffendes bitte ankreuzen) Bitte schreiben Sie leserlich mit Füller oder Kugelschreiber. Der Lösungsweg sollte kurz und eindeutig nachvollziehbar sein: der Lösungsansatz und wesentliche Zwischenschritte müssen kontrollierbar sein. Die Benutzung von Hilfsmitteln (Formelsammlungen, Taschenrechner, PSE... ) ist nicht gestattet. Überprüfen Sie vor der Klausurabgabe die Vollständigkeit der nummerierten und zusammengehefteten Klausurblätter und bestätigen Sie dies bitte durch Ihre Unterschrift. Unterschrift: Viel Erfolg beim Lösen der Klausuraufgaben! Aufgaben 1 1. Sie sehen einen Ausschnitt aus einer dichtesten Packung

2 a) Verbinden Sie die Atome, die ein zentrales umgeben, so dass sich das Koordinationspolyeder des Zentralatoms ergibt. b) Was für ein Polyeder ergibt sich und um was für ein Gitter handelt es sich? 2. Dargestellt ist eine Elementarzelle a) Zeichnen Sie die Struktur von Zinkblende in diese Elementarzelle ein. b) Wieviele unabhängige, also nicht über Symmetrieoperationen verwandte, Atome gibt es? 3. Cadmiumchlorid-Kristalle sind parallel zu (111) leicht zu spalten. a) Zeichen Sie die rhomboedrische Elementarzelle der Cadmiumchlorid-Struktur mit Inhalt. b) Zeichen Sie die (111)-Ebene ein. c) Warum sind die Kristalle gerade parallel zu dieser Ebene leicht zu spalten? 4. Symmetriebetrachtungen anhand eines Bleistifts. a) Welche Punktgruppe hat ein Bleistift? b) Welche Punktgruppe hat ein Bleistift, der auf beiden Seiten angespitzt ist? c) Nennen Sie ein Molekül, das dieselbe Punktgruppe hat. 5. Ionischer Aufbau von Salzen

3 a) Nennen Sie zwei physikalische Eigenschaften (Beobachtungen), die darauf hinweisen, dass Kristalle von Salzen aus Ionen aufgebaut sind. b) Erklären Sie diese Eigenschaften. 6. Warum ist Ferrocen (FeCp 2 ) ein stabiler Komplex, das analoge Cobaltocen (CoCp 2 ) jedoch ein starkes Reduktionsmittel? 7. Was versteht man unter einer α-eliminierung, β-eliminierung und α-abstraktion? Was ändert sich im Zuge dieser Zersetzungswege für das Metall? Wie kann man diese Zerfallsmechanismen unterbinden? 8. Beschreiben Sie anhand des MO-Schemas von CO, welche Orbitale für die Bindungsbildung mit Übergangsmetallen genutzt werden. Was sind die strukturellen Konsequenzen für die C O-Bindung (Stärke, Länge) der beiden wichtigsten Bindungsbeiträge? Warum ist die IR-Spektroskopie gut zur Untersuchung von Metallcarbonylkomplexen geeignet? 9. Was versteht man unter einem klassischen, was unter einem nicht-klassischen Carbonylkomplex? Womit kann man die Bildung eines nicht-klassischen Carbonylkomplexes steuern? 10. Was versteht man unter Fischer- und Schrock-Carbenkomplexen? Beschreiben Sie die jeweils wichtigsten mesomeren Grenzstrukturen. Zeigen sie den jeweils wahrscheinlichsten Reaktionsmechanismus für die Reaktion mit CO 2. Aufgaben 2 1. Symmetrieelemente. a) Welche einfachen Symetrieelemente sind in Kristalle möglich? b) Wie beschreiben das Schoenflies- und das Hermann-Maugin-System diese Symmetrieelemente? c) Wieviele Kombinationmöglichkeiten dieser einfachen Symmetrieelemente gibt es und wie werden diese Kombinationen genannt? 2. Dargestellt ist eine Elementarzelle

4 a) Zeichnen Sie die Struktur von Zinkblende in diese Elementarzelle ein. b) Wieviele unabhängige, also nicht über Symmetrieoperationen verwandte, Atome gibt es? 3. Beschreiben Sie die Strukturen. a) Natriumchlorid b) Rutil c) Cadmiumchlorid 4. Bestimmen Sie die Punktgruppe von cis- und trans-crl 4 (CO) 2. Geben Sie sämtliche Symmetrieelemente an. Wie können die Verbindungen unterscheiden werden? 5. Skizzieren Sie die (321)-Netzebene in einem orthorohmischen Kristallsystem. 6. Ionischer Aufbau von Salzen a) Nennen Sie zwei physikalische Eigenschaften (Beobachtungen), die darauf hinweisen, dass Kristalle von Salzen aus Ionen aufgebaut sind. b) Erklären Sie diese Eigenschaften. 7. Warum ist Ferrocen (FeCp 2 ) ein stabiler Komplex, das analoge Cobaltocen (CoCp 2 ) jedoch ein starkes Reduktionsmittel? 8. Bestimmen Sie die Anzahl der Valenzelektronen am Metall und zeichnen Sie die gewünschten Strukturen. a) Cp 2 TiCl 2

5 b) Cr(CO) 3 (NO) 2 c) Co(Cp) 2 d) Co 2 (CO) 8 (Struktur zeichnen) e) Mn 2 (CO) 10 (Struktur zeichnen) f) Fe 3 (CO) 12 (Struktur zeichnen) 9. Carbonylkomplexe. a) Nennen Sie zwei klassische Darstellungsmethoden für Metallcarbonyle. b) Beschreiben Sie anhand des MO-Schemas von CO, welche Orbitale für die Bindungsbildung mitübergansmetallen genutzt werden. c) Was sind die strukturellen Konsequenzen für die C O-Bindung (Stärke, Länge) der beiden wichtigesten Bindungsbeiträge? d) Welcher Bindungsbeitrag ist in klassischen Carbonylkomplexen der wichtigste? 10. Metallalkylkomplexe. a) Nennen Sie zwei klassische Darstellungsmethoden für Metall-Alkyverbindungen. b) Beschreiben Sie alle möglichen Zerfallsreaktionen für TiEt 4. Wie lassen sie sich ggfls. verhindern? c) Warum nimmt die Stabilität von Metallalkylkomplexen mit wachsender Kettenlänge und wachsendem Verzweigungsgrad txpischerweise zu? Aufgaben 3 1. Vergleichen Sie die NaCl- mit der NiAs-Struktur. Geben Sie die Koordinationszahlen und -polyeder an und begründen Sie, warum NaCl die eine und NiAs die andre Struktur annimmt. 2. Skizzieren Sie die (321)-Netzebene in einem orthorohmischen Kristallsystem. 3. Beschreiben Sie die technische Darstellung von Siliciumcarbid. Welche Struktur würden Sie f r SiC erwarten? 4. Zu welchen Typ gehört die intermetallische Verbindung mi der Bruttoformel NaPb? Können Sie Vorschläge zur Struktur machen? 5. Bestimmen Sie die Punktgruppe von cis- und trans-crl 4 (CO) 2. Geben Sie sämtliche Symmetrieelemente an. Wie können die Verbindungen unterscheiden werden? 6. Die Verbindung [W(CO) 2 Cp 2 ] gehorcht der 18-e -Regel. a) Warum ist das zu erwarten? b) Machen Sie einen Strukturvorschlag. 7. Welche Typen von Carbenkomplexen werden unterschieden? Geben Sie je ein Beispiel inkl. Synthesemöglichkeit an. Wie reagiert das Carben-Kohlenstoffatom in diesen Komplexen? 8. Welche Darstellungsmöglichkeiten für Metall-Alkylkomplexe kennen Sie? Geben Sie je ein Beispiel an. Nenne Sie drei typische Zerfallswege für Metall-Alkylkomplexe. 9. Was versteht man unter einem klassischen, was unter einem nicht-klassischen Carbonylkomplex? Womit kann man die Bildung eines nicht-klassischen Carbonylkomplexes steuern? 10. Beschreiben Sie die Bindungsverhältnisse in einem Cabonylkomplex unter Zuhilfenahme des Dewar-Chatt-Duncanson-Modells. Verwenden Sie hierzu das MO-Schema von CO und erläutern Sie, welche Orbitale für die Ausbildung der Metall-Kohlenstoff- Bindung(en) verantwortlich sind.