Inhalt. Teil I: Die chemische Bindung. 1 Einführung... 3

Transkript

1 VII Teil I: Die chemische Bindung 1 Einführung Die chemische Bindung Die Ionenbindung Einführung Die Ionisierungsenergie Die Elektronenaffinität Ionengitter und Ionenradien Gitterenergie und Gitterenthalpie Bestimmung von Gitterenergie und Gitterenthalpie Bedeutung der Gitterenthalpie Polarisation von Anionen durch Kationen Moleküle und ihre Geometrie Strukturbestimmungsmethoden Die VSEPR-Methode zur Strukturermittlung Molekülsymmetrie und Punktgruppensymbole Die kovalente Bindung Das Molekül-Ion [H 2 ] Das Molekül H Homonukleare Moleküle mit s- und p-orbitalen Photoelektronenspektroskopie kleiner Moleküle Heteronukleare zweiatomige Moleküle Dreiatomige Moleküle der Symmetrie D h Dreiatomige Moleküle der Symmetrie C 2v Vieratomige Moleküle der Symmetrie D 3h Vieratomige Moleküle der Symmetrie C 3v Fünfatomige Moleküle Die koordinative Bindung Hyperkoordinierte oder hypervalente Verbindungen Quantenchemische Berechnung von Struktur und Eigenschaften von Molekülen Physikalische Grundlagen: ab initio-methoden Näherungen für die Wellenfunktion/Molekülorbitale Ab initio-methoden: Näherungen für den HAMILTON-Operator Ab initio-methoden: Das Basissatz- und Korrelations-Limit DFT-Methoden Ablauf einer quantenchemischen Geometrieoptimierung Qualität der Geometrieoptimierung am Beispiel von P 4 und S 4 N Berechnung physikalischer Messgrößen

2 VIII 3 Die VAN DER WAALS-Wechselwirkung Der Dipoleffekt Der Induktionseffekt Der Dispersionseffekt VAN DER WAALS-Radien VAN DER WAALS-Moleküle Bindungseigenschaften Allgemeines Bindungsenthalpie und Dissoziationsenthalpie Zweiatomige Moleküle Mehratomige Moleküle Warum ist Sauerstoff gasförmig und Schwefel fest? Der Kernabstand Die Valenzkraftkonstante Zweiatomige Moleküle Zweiatomige Gruppen Dreiatomige Moleküle Zusammenhänge zwischen den Bindungseigenschaften Polarität kovalenter Bindungen und Elektronegativität Allgemeines Elektronegativitäten Das Bindungsmoment Elektronendichteverteilung in Molekülen und Kristallen Teil II: Chemie der Nichtmetalle 5 Wasserstoff Elementarer Wasserstoff Wasserstoff-Ionen H Säuren Basen Die relative Stärke von Säuren und Basen Verdünnte Lösungen Konzentrierte und wasserfreie Säuren Die Wasserstoffbrückenbindung Allgemeines Allgemeine Eigenschaften von Wasserstoffbrücken Experimenteller Nachweis von Wasserstoffbrücken Beispiele für Wasserstoffbrückenbindungen Theorie der Wasserstoffbrückenbindung Wasserstoffverbindungen (Hydride) Allgemeines Kovalente Hydride H 2 als Komplexligand Salzartige Hydride Metall- oder legierungsartige Hydride (Einlagerungshydride) 191

3 IX 6 Bor Allgemeines Bindungsverhältnisse Elementares Bor Herstellung Kristallstrukturen Bindungsverhältnisse Metallboride und Borcarbid Boride Borcarbid Borane und Hydroborate Allgemeines Diboran Höhere Borane Hydroborate Organoborane Carborane Halogenide des Bors Trihalogenide Subhalogenide Sauerstoffverbindungen des Bors Allgemeines Bortrioxid und Borsäuren Borate Bor-Stickstoff-Verbindungen Allgemeines Borazin Bornitrid Nitridoborate Kohlenstoff Allgemeines Bindungsverhältnisse Modifikationen des Kohlenstoffs Graphit Diamant Fullerene Kohlenstoff-Nanoröhren Oberflächenverbindungen Ruß, Kohle und Koks Graphitverbindungen Kovalente Graphitverbindungen Ionische Graphitverbindungen Halogenide des Kohlenstoffs Chalkogenide des Kohlenstoffs Oxide Sulfide, Selenide, Telluride

4 X Kohlensäuren und Carbonate Nitride des Kohlenstoffs Hydrogencyanid und Cyanide Binäre Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen Silicium und Germanium Allgemeines Bindungsverhältnisse Die Elemente Silicide und Germanide Hydride von Silicium und Germanium Herstellung Reaktion der Silane Halogenide von Silicium und Germanium Fluoride Chloride Sonstige Si-Halogenide Oxide von Silicium und Germanium Oxosäuren, Silicate und Germanate Kieselsäuren und Siloxane Silicate Germanate Gläser Silicium-Stickstoff-Verbindungen Organosilicium-Verbindungen Organosilane Ungesättigte Organosilicium- und -germanium-verbindungen Organosiloxane Sonstige Si-Verbindungen Siliciumcarbid Siliciumnitrid Siliciumsulfide Stickstoff Elementarer Stickstoff N 2 als Komplexligand Bindungsverhältnisse in Stickstoffverbindungen Hydride des Stickstoffs Allgemeines Ammoniak NH Hydrazin N 2 H Diazen (Diimin) N 2 H Hydrogenazid HN 3 und Azide Tetrazen(2) N 4 H Hydroxylamin NH 2 OH Wasserähnliche Lösungsmittel...329

5 XI 9.5 Halogenide und Oxidhalogenide des Stickstoffs Halogenide Oxidhalogenide Oxide des Stickstoffs Allgemeines Distickstoffoxid N 2 O Stickstoffmonoxid NO und Distickstoffdioxid N 2 O Distickstofftrioxid N 2 O Stickstoffdioxid NO 2 und Distickstofftetroxid N 2 O Distickstoffpentoxid N 2 O Sauerstoffsäuren des Stickstoffs Allgemeines Salpetersäure HNO 3 oder HONO Peroxosalpetersäure HNO 4 bzw. HOONO Salpetrige Säure HNO 2 bzw. HONO Peroxosalpetrige Säure HOONO Hyposalpetrige Säure (HON) Phosphor und Arsen Allgemeines Bindungsverhältnisse in P- und As-Verbindungen Phosphor und Arsen Herstellung der Elemente Modifikationen von Phosphor und Arsen Hydride von Phosphor und Arsen Phosphan und Arsan Diphosphan(4) Phosphide Organophosphane Diphosphene und Phosphaalkine Halogenide des Phosphors und Arsens Trihalogenide EX Tetrahalogenide E 2 X Pentahalogenide EX Starke LEWIS-Säuren Phosphorane Oxide des Phosphors und Arsens Phosphor(III)-oxid Phosphor(V)-oxid Arsenoxide Sulfide des Phosphors und Arsens Oxosäuren von Phosphor und Arsen und deren Derivate Oxosäuren mit einem P-Atom Kondensierte Phosphorsäuren Peroxophosphorsäuren Thiophosphorsäuren Halogeno- und Amidophosphorsäuren

6 XII Oxo- und Thiosäuren des Arsens und ihre Salze Phosphor(V)-nitrid und Nitridophosphate Phosphazene Sauerstoff Elementarer Sauerstoff Molekularer Sauerstoff O Atomarer Sauerstoff Ozon O Bindungsverhältnisse am Sauerstoffatom in kovalenten und ionischen Verbindungen Oxide Peroxide Superoxide Ozonide Dioxygenylverbindungen Vergleich der Bindungsverhältnisse in den Ionen [O 2 ] +, [O 2 ] und [O 2 ] Hydride des Sauerstoffs und Peroxoverbindungen Allgemeines Wasser Wasserstoffperoxid H 2 O Das Hydroxylradikal [OH] Fluoride des Sauerstoffs Allgemeines Sauerstoffdifluorid OF Disauerstoffdifluorid O 2 F Bindungsverhältnisse in den Hydriden und Fluoriden des Sauerstoffs Schwefel, Selen und Tellur Allgemeines Bindungsverhältnisse und Tendenzen in der 16. Gruppe Herstellung der Elemente Gewinnung von Schwefel Herstellung von Selen und Tellur Modifikationen der Chalkogene Schwefel Modifikationen von Selen und Tellur Homoatomare Chalkogen-Kationen Kettenaufbau- und -abbau-reaktionen Hydride der Chalkogene Hydride H 2 E Polysulfane H 2 S n Metallchalkogenide Diorganopolysulfane Oxide der Chalkogene Dioxide...456

7 XIII Trioxide Niedere Schwefeloxide Oxo-, Thio- und Halogeno-Säuren der Chalkogene Allgemeines Schweflige Säure (H 2 SO 3 ) Selenige Säure (H 2 SeO 3 ) und Tellurige Säure (H 2 TeO 3 ) Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) Selensäure (H 2 SeO 4 ) und Tellursäuren (H 2 TeO 4 und Te(OH) 6 ) Peroxoschwefelsäuren (H 2 SO 5,H 2 S 2 O 8 ) Halogenoschwefelsäuren (HS n O 3n X) Thioschwefelsäure (H 2 S 2 O 3 ) und Sulfandisulfonsäuren (H 2 S n O 6 ) Dithionsäure (H 2 S 2 O 6 ) Dithionige Säure (H 2 S 2 O 4 ) Halogenide und Oxidhalogenide Allgemeines Schwefelhalogenide Schwefeloxidhalogenide Selen- und Tellurhalogenide Schwefel-Stickstoff-Verbindungen Die Halogene Allgemeines Die Elemente Fluor bis Iod Bindungsverhältnisse Fluor Herstellung von Fluor Eigenschaften von Fluor Herstellung von Fluoriden Verwendung fluorierter Verbindungen Bindungsverhältnisse in Fluoriden Stabilisierung niedriger Oxidationsstufen Chlor, Brom und Iod Herstellung und Eigenschaften der Elemente Halogenide Polyhalogenid-Ionen Positive Halogen-Ionen Interhalogenverbindungen Sauerstoff-Verbindungen von Chlor, Brom und Iod Pseudohalogene Die Edelgase Allgemeines Vorkommen, Gewinnung und Verwendung Xenonverbindungen Xenonfluoride

8 XIV Reaktionen der Xenonfluoride Oxide und Oxosalze des Xenons Oxidfluoride des Xenons Sonstige Xenon-Verbindungen Verbindungen der übrigen Edelgase Elektronegativitäten der Edelgase Bindungsverhältnisse bei Edelgasverbindungen Zweiatomige Moleküle und Ionen Mehratomige Moleküle und Ionen Existenz und Nichtexistenz von Edelgasverbindungen Sachregister...543