Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Lernwerkstatt: Die wichtigsten Elementfamilien

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2 SCHOOL-SCOUT Elementfamilien Seite 10 von 16 Tomihahndorf Zu den Halogenen gehören die obigen Stoffe Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br) und Iod (I). Beschreibe nun einmal das Aussehen der Stoffe (Aggregatzustand, Farbe, Aufbewahrung) und vergleiche sie mit den Alkali- bzw. Erdalkalimetallen! Bei den Halogenen ist, wie auch bei allen chemischen Stoffen, absolute Vorsicht geboten, da sie auf der Haut schwere Verletzungen verursachen. Wir werden kurz auf den chemischen Aufbau dieser Stoffe eingehen: Die Halogene haben in ihrer Außenschale 7 Elektronen. Um die Schale voll zu bekommen (8 Elektronen), benötigen sie noch 1 Elektron. Sie können also beispielsweise mit den Metallen der 1. und 2. Hauptgruppe reagieren. Die Halogene sind jedoch noch etwas freundlicher. Sie suchen sich alle einen Partner und verbinden sich mit diesem. Sie teilen sich also jeweils 2 Elektronen mit

3 SCHOOL-SCOUT Elementfamilien Seite 11 von 16 einem zweiten Atom. Die Halogene sind also alle zweiatomige Moleküle (weiteres siehe im Material Atombindung). Wie du erkennen kannst, haben alle Elemente der Halogengruppe einen sehr niedrigen Siedepunkt. Bei Raumtemperatur sind Fluor und Chlor direkt gasförmig, Brom siedet bei Raumtemperatur und Iod sublimiert bei Raumtemperatur (siehe auch im Material Aggregatzustände). Schau mal in den Gewürzschrank deiner Eltern und suche einen Stoff, der Chlor enthält. Wie heißt er und als was wird er in der Küche verwendet? Den Stoff kann man auch im Labor herstellen, indem man ein Stückchen Natrium über dem Bunsenbrenner zum Schmelzen bringt und dann Chlor einleitet. Man erhält dann Natriumchlorid, unser gewöhnliches Kochsalz. Weißt du welches Halogen Kochsalz noch zugesetzt wird? Unserem Kochsalz wird noch eine geringe Menge Jod oder Fluor zugesetzt, da unser Körper diese Stoffe benötigt. Da die Halogene Salze bilden (näheres im Material Ionenbindung), nennt man sie auch Salzbildner = Halogene. Die Halogene sind alles Nichtmetalle und bilden mit den Metallen Salze. Leiten wir in einen Standzylinder, der mit Chlor gefüllt ist, Wasserstoff ein, so können wir zunächst nichts beobachten. Wir müssen durch Licht oder Wärme eine gewisse Aktivierungsenergie hinzufügen, damit die Reaktion starten kann. Es entsteht hierbei ein nahezu durchsichtiges, nebliges Gas. Das entstandene Gas ist Chlorwasserstoff. Um die Formel von Chlorwasserstoff zu ermitteln, müssen wir den Satz von Avogadro anwenden, der besagt, dass in gleichen Volumina von Gasen gleich viele Teilchen enthalten sind. Verwenden wir beispielsweise 50ml Wasserstoff und 50ml Chlor, so entstehen 100ml Chlorwasserstoff. Dies bedeutet: Lassen wir gleiche Teilchen der beiden Stoffe reagieren, so erhalten wir die doppelte Menge an Chlorwasserstoff. Versuche nun die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Wasserstoff mit Chlor aufzuschreiben! Die Reaktionsgleichung lautet Wasserstoff + Chlor H 2 + Cl 2 2 HCl Chlorwasserstoff Genauso reagieren die anderen Stoffe mit Wasserstoff. Wir haben hier jedoch nur Chlor betrachtet, da HCl für die Chemie ein wichtiger Stoff ist (siehe hierzu das Material Säuren und Basen).

4 SCHOOL-SCOUT Elementfamilien Seite 12 von 16 Nachdem wir nun die Elementgruppe der Halogene betrachtet haben, werden wir nun noch zu zwei wichtigen Anwendungen der Halogene kommen. Hierzu werden wir zunächst einmal das Kochsalz betrachten. Weißt du woher unser Kochsalz stammt? Kochsalz gibt es in großen Mengen im Meer oder in Salzlagerstätten. Mit Hilfe von Sonnenenergie kann aus Meerwasser Salz gewonnen werden, indem das Wasser verdunstet und das gelöste Salz als Feststoff zurück bleibt. In Salzlagerstätten kann man unter Tage das Salz als Steinsalz abbauen. Als weitere Anwendung besprechen wir noch kurz die Fotografie. Bei der Fotografie wird auf den Film Silberbromid aufgetragen, das lichtempfindlich ist. Das Silberbromid wird beim Fotografieren teilweise in Silber und Bromid umgewandelt und so entsteht nach der Entwicklung und Fixierung unser schwarz-weiß Negativ. Auf dem Fotopapier ist Silberchlorid aufgetragen. Bei den belichteten Stellen durch das Negativ spaltet sich das Silberchlorid in Silber und Chlor: Silberchlorid 2 AgCl 2 Ag + Cl 2 Silber + Chlor Um unser fertiges Bild, das sogenannte Positiv zu erhalten, müssen wir das Foto noch entwickeln und fixieren, sodass dem Foto nichts mehr passiert, wenn wir Licht drauf fallen lassen. 5. Edelgase Die Edelgase sind die einfachste Gruppe des Periodensystems. Die wichtigsten Vertreter dieser Elementgruppe sind Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr) und Xenon (Xe). Diese Elemente sind nichtmetallisch und alles Gase, wie der Name schon sagt. Der Name Edelgase kommt daher, dass die Elemente mit keinem anderen Stoff reagieren. Sie haben eine voll besetzte Außenschale (8 Elektronen) und möchten daher keines abgeben und keines aufnehmen. Die Edelgase sind zudem alle farblos und geruchlos. Sie kommen in einem sehr geringen Anteil in der Luft vor. Sie haben jedoch auch zahlreiche andere Anwendungen. Fallen dir welche ein?

5 SCHOOL-SCOUT Elementfamilien Seite 13 von 16 Du hast sicher schon von Neonröhren oder von Heliumballons gehört. Sie haben also Anwendung als Gas in Glühlampen oder als Ersatz für Wasserstoff in Ballons. Aufgabe 3: Kreuze nun die jeweiligen richtigen Aussagen an oder korrigiere sie gegebenenfalls: 1. Die Alkalimetallverbindungen und die Erdalkalimetallverbindungen sind alle charakteristisch gefärbt. 2. Die Alkalimetalle reagieren sehr heftig mit Wasser. 3. Bei der Reaktion von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen mit Wasser entstehen saure Lösungen. 4. Die Erdalkalimetalle lassen sich alle leicht schneiden, die Alkalimetalle sind schwer zu schneiden. 5. Wirft man die Erdalkalimetalle in Wasser, so reagieren sie sehr heftig und fangen Feuer. 6. Die Erdalkalimetalle werden in Paraffin aufbewahrt. Die Alkalimetalle können dagegen an der Luft aufbewahrt werden. 7. Die Formel für Natriumhydroxid ist NaOH. 8. Bei der Reaktion von Calcium mit Wasser entsteht Calciumhydroxid. Die Formel ist Ca(OH) Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium zählen zu der Elementgruppe der Erdalkalimetalle. 10. Caesium ist ein Alkalimetall. 11. Die Halogene reagieren mit keinen anderen Stoffen.

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