Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Die 4. Hauptgruppe, Kohlenstoffgruppe (Tetrele)

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1 Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Die 4. Hauptgruppe, Kohlenstoffgruppe (Tetrele) Die Pnictide und Tetrele, N, P, C, Si, das Element Kohlenstoff, Vorkommen, u.a. Methanhydrat, Modifikationen des C: Diamant, Graphit, Fullerene, Aktivkohle, C- Verbindungen, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlensäure Silizium, Doppelbindungsregel, Gewinnung von reinstem Silizium, Kieselsäure, Silikate, Gläser, Biologische Bedeutung der Elemente und Verbindungen. Thema heute: Die 3., 2. Und 1. Hauptgruppe 384

2 Triele Elemente der Gruppe 3 Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium 385

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5 388

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13 Erdalkalimetalle Elemente der Gruppe 2 Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, (Radium) 396

14 Namensgebung der Elemente von Mineralnamen: Beryll, Be 3 Al 2 Si 6 O 18 : Magnesit MgCO 3 Calcit (Kalkspat) CaCO 3 Strontianit SrCO 3 Baryt (Schwerspat) BaSO 4 397

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16 Eigenschaften: glänzende Metalle Ca und Mg: 399

17 Die Reaktivität der Erdalkalimetalle ist recht hoch, aber geringer als die der Alkalimetalle. Die Erdakalimetalle reagieren z.b. mit Wasser: Ba (s) + 2 H 2 O Ba(OH) 2 (aq) + H 2 (g) Die Erdalkalimetalle liegen in Verbindungen immer in der Oxidationsstufe +2 vor. Sie bilden meistens (Ausnahmen: Viele Be- und einige Mg-Verbindungen) salzartige Stoffe mit zweifach positiv geladenen Erdalkalimetall-Kationen. Viele Salze der Erdalkalimetalle bilden auch hydratisierte Formen: 400

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21 Erdalkalimetalle: Biologische Funktion und Toxizität Beryllium positive biologische Funktion ist nicht bekannt sehr toxisch: Berylliose Ursache ist der Austausch von Mg 2+ gegen Be 2+ in Magnesium-Enzymkomplexen Magnesium essentiell für alle Organismen Bestandteil aller Chlorophylle; hat weitere chemische und enzymaktivierende Funktionen! keine Toxizität! Dolomit im Boden kann durch seine Basizität einen Mangel an anderen Elementen verursachen (z.b. Fe) Calcium essentiell für alle Organismen; Strukturbestandteil von Zellwänden, Knochen und von einigen Muscheln elektrochemisch von Bedeutung; beteiligt an der Blutgerinnung Toxizität sehr gering Kalkböden können aufgrund der basischen Eigenschaften eine Mangel an anderen Elementen, z.b. Fe, verursachen. 404

22 Die Alkalimetalle Li, Na, K, Rb, Cs (Fr) 405

23 Eigenschaften, chemische Reaktivität, Tendenzen Die Alkalimetalle bilden die erste Hauptgruppe des PSE. Allgemeine Elektronenkonfiguration: [davorstehendes Edelgas] ns 1 (n: Hauptquantenzahl); Konsequenz: Leichte Abspaltbarkeit des einen Valenzelektrons, Bildung einwertiger Kationen Hohe chemische Reaktivität der Metalle, insbesondere gegenüber allen Nichtmetallen, sehr gute Reduktionsmittel (stark negative Reduktionspotentiale); an Luft sehr schnelles "Anlaufen", Überziehen mit Oxid-, Hydroxidschicht, heftige Reaktion mit Wasser ==> 406

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25 Eigenschaften, chemische Reaktivität, Tendenzen Hohe 2. Ionisationsenergie Oxidationszahl nie größer 1 "Schrägbeziehung" im PSE: Li dem Mg sehr ähnlich Lithium hat sehr kleinen Atomradius; Eigenschaften weichen oft von denen der anderen Alkalimetalle ab; Beispiel; Li mischt sich erst mit Na bei T > 380 o C, keine Mischbarkeit mit K, Rb, Cs; Na - Cs untereinander beliebig mischbar. 408

26 Eigenschaften Niedrige Smp.! Leichtmetalle! Gute elektrische Leiter! 409

27 Vorkommen Jede t Meerwasser enthält ca. 30 kg Kochsalz (NaCl) Gewinnung durch Verdunstung 410

28 Vorkommen 411

29 Gewinnung der Metalle 412

30 Gewinnung der Metalle 413

31 Gewinnung der Metalle 414

32 Verwendung der Alkalimetalle Lithium: Legierungsbestandteil, Metallurgie Batterien (Anodenmaterial, Lithiumionenbatterien und -akkus) LiCl als Flußmittel beim Löten von Al-Teilen Herstellung von Schmierfetten aus Öl (Lithiumstearat) LiOH zur CO 2 -Absorption in Raumkapseln, Unterseebooten Bestandteil spezieller Gläser und Keramiken (z.b. Ceranfelder) Herstellung von Antidepressiva (Li 2 CO 3 ) Darstellung von Tritium Natrium: Natriumperoxid Na 2 O 2 in Bleich- und Waschmitteln Natriumamid NaNH 2 bei der Indigosynthese (Farbstoffe) 415

33 Verwendung der Alkalimetalle Natriumcyanid NaCN bei der Silbergewinnung als Reduktionsmittel (Darstellung elektropositiver Metalle wie Ti, Zr, Ta, Th, U aus ihren Oxiden oder Halogeniden; organische Synthese) Na-Dampf in Entladungsröhren (gelbes Licht) Kühlmittel in Kernreaktoren (Noch immer) zur Herstellung von Antiklopfmitteln wie Bleitetraethyl und Bleitetramethyl Kalium: Kaliumhyperoxid (KO 2 ) für Atemmasken zur Absorption von CO 2 Kalium/Natriumlegierung (als flüssiges Reduktionsmittel) Kühlmittel, z.b. in Kernreaktoren Kaliumsalze (Düngemittel) 416

34 Verwendung der Alkalimetalle Rubidium: Getter in Röhren Photozellen Spezialgläser Cäsium: Sauerstoffgetter in Röhren Photozellen Atomuhren IR-Lampen 417

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36 Alkalihalogenide MX 419

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