2. Übung Allgemeine Chemie AC01

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1 Allgemeine und Anorganische Chemie Aufgabe 1: 2. Übung Allgemeine Chemie AC01 Chlor lässt sich gemäß der folgenden Reaktionsgleichung herstellen: MnO HCl MnCl 2 + Cl H 2 O 86,9368 g 145,8436 g 125,844 g 70,906 g 36,0304 g = 22,4 l Wie viel Gramm Chlorwasserstoff werden benötigt, wenn 25 g Mangan(IV)-oxid MnO 2 eingesetzt werden und wie viel Liter Chlor werden freigesetzt, wenn eine die Reaktion quantitativ verläuft? (Relat. Atommassen [g/mol]: Mn = 54,938; O = 15,9994; H = 1,0079, Cl = 35,453) a) Wie viel Gramm Chlorwasserstoff werden benötigt, wenn 25 g Mangan(IV)- oxid MnO 2 eingesetzt werden? 86,9368 g MnO 2 = 145,8436 g HCl 25 g MnO 2 = x x = 41,94 g MnO 2 b) Wie viel Liter Chlor werden freigesetzt, wenn 25 g MnO 2 eingesetzt werden? (relat. Atommassen [g/mol]: Mn = 54,938; O = 15,9994; H = 1,0079; Cl = 35, 453) 86,9368 g MnO 2 = 22,4 l Cl 2 25 g MnO 2 = x 6,44 l Cl 2 Aufgabe 2: Welche Elemente haben folgende Elektronenkonfiguration? a) 5s 1 37Rb b) 3s 2 3p 1 13Al

2 c) 2s 2 2p 2 6C d) 3d 10 4s 2 4p 1 31Ga Aufgabe 3: Notieren Sie die Elektronenkonfiguration von Kalium ( 19 K) und Germanium ( 32 Ge) in ihrer vollständigen Schreibweise und in ihrer Kurzschreibweise (Edelgaskonfiguration in eckiger Klammer vorgestellt). 19 K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s1 = [Ar] 4s 1 32Ge: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2 = [Ar] 3d 10 4p 2 Aufgabe 4: Tragen Sie die folgenden Begriffe an den richtigen Stellen der Grafik ein. Mehrfachnennungen sind möglich: Atomradius Ionisierungsenergie Elektronegativität. IE, EN Hauptgruppen AR I II III IV V VI VII H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Ga Ge As Se Br Rb Sr In Sn Sb Te I Cs Ba Tl Pb Bi Po At IE, EN hoch gering Aufgabe 5: Berechnen Sie nach den Slater-Regeln die Abschirmkonstanten S für ein Elektron der 1s-, 2s-, 3s-, 3p-, 3d- und der 4s-Schale sowie die daraus resultierenden effektiven Kernladungen (Z eff = Z-S) für das Element Eisen (Z=26). [1s] [2s2p] [3s3p] [3d 6 ] [4s 2 ]

3 1s:S = 1 0,30 => Z eff = 26-0,30 = 25,70 2s,2p: S = 7 0, ,85 = 4,15 => Z eff = 26-4,15 = 21,85 3s,3p: S = 7 0, , = 11,25 => Z eff = 26-11,25 = 14,75 3d: S = 5 0, , , = 19,75 => Z eff = 26 19,75 = 6,25 4s:S = 1 0, , , , ,00 = 22,25 => Z eff = 26 22,25 = 3,75 Aufgabe 6: Für das Element Chrom (Z = 24) hat die Elektronenkonfiguration [Ar] 4s 1 d 5. Denkbar wäre auch die Elektronenkonfiguration [Ar] 4s 2 3d 4. Bestimmen Sie die effektive Kernladungszahl, wenn ein betrachtetes Elektron in der 3d-Schale untergebracht wird und damit zur Elektronenkonfiguration [Ar] 4s 1 3d 5 führt, sowie für den Fall, dass das betrachtete Elektron im 4s-Orbital untergebracht wird [Ar] 4s 2 3d 4. Vergleichen Sie die erhaltenen effektiven Kernladungszahlen. Welchen Schluss leiten Sie daraus ab? [1s] [2s2p] [3s3p] [3d 5 ] [4s 1 ] : 4 x 0, x 1, x 1, x 1,00 = 19,4 Z eff = 24-19,4 = 4,6 [1s] [2s2p] [3s3p] [3d 4 ] [4s 2 ] : 1x0,35 + 4x0,85 + 8x0,85 + 8x1,00 + 2x1,00 = 20,55 Z eff = 24 20,55 = 3,45 Das Elektron erfährt auf der 3d-Schale eine höhere effektive Kernladung Z eff und wird damit starker angezogen 3d 5 4s 1 ist die stabilere Konfiguration als die 3d 4 4s 2 Konfiguration. Aufgabe 7: Ordnen Sie die folgenden Bindungspaare nach zunehmender Polarität der Bindung an: a) C-F, O-F, Be-F (O-F < C-F < Be-F) b) O-Cl, S-Br, C-P (S-Br < C-P < O-Cl) c) C-S, B-F, N-O (C-S < N-O < B-F)

4 Aufgabe 8: Für welche Verbindung erwarten Sie die höhere Schmelztemperatur, für a) NaCl oder NaI, b) NaCl oder KCl? a) für NaCl, das das Chlorid-Ion kleiner ist als das Iodid-Ion. Die elektrostatischen A Anziehungskräfte sind damit nach der Coulomb-Formel stärker. Je höher die Anziehung, desto höher die Schmelztemperatur. b) für Natriumchlorid, da das Natrium-Ion kleiner ist als das Kalium-Ion. Dies führt bei gleicher Ladung zu einem höheren Zusammenhalt der Ionenverbindung. Aufgabe 9: Warum zerspringt ein Salzkristall leicht bei einem Schlag mit dem Hammer, während Metall sich nur verformen? Hämmert man auf einen Metallblock, so wird er entsprechend der Angriffskräfte verformt, übt man einen gezielten Schlag auf einen Salzkristall aus, so zersplittert der Kristall oder es brechen bestimmte Kristallstücke ab. Die Erklärung liegt in der Natur der Abstoßung gleichsinnig geladener Ionen: Geraten bei mechanischer Beanspruchung jeweils die Anionen und jeweils die Kationen gegenüber positioniert nahe aneinander, so können Abstoßungskräfte wirksam werden und die Anziehungskräfte unterschiedlich geladener Ionen überwinden. Aufgabe 10: Kreuzen Sie bitte an, ob die folgenden Aussagen richtig oder falsch sind. richtig falsch Die Stellung eines Elements im Periodensystem wird durch seine Masse bestimmt. Die Anzahl der Außenelektronen bei den Hauptgruppen- elementen nimmt von links nach rechts in einer Periode zu. Die Elektronegativität nimmt von links nach rechts innerhalb einer Periode zu. Die Atomradien nehmen von links nach rechts innerhalb einer Periode zu. Isotope haben die selbe Ordnungszahl.

5 Isotope haben die selbe Massenzahl. Isotope haben den selben Atomkern. Die Kernladungszahl ist die Summe von Protonen und Neutronen. Die Masse eines Atoms wird im Wesentlichen durch die Masse von Elektronen und Protonen bestimmt. Neutronen haben keinen Einfluss auf die Masse eines Atoms, daher der Name Neutron.