Anorganisch-chemisches Praktikum für Human- und Molekularbiologen

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1 Anorganisch-chemisches Praktikum für Human- und Molekularbiologen 4. Praktikumstag Andreas Rammo Allgemeine und Anorganische Chemie Universität des Saarlandes

2 Flammenfärbung 2

3 Versuch 1: Flammenfärbung der Alkali- und Erdalkalimetalle 1. Befindet sich das Elektron auf der innersten Bahn, weist es die geringste Energie auf: Das Atom befindet sich im Grundzustand. Durch Zufuhr von Energie kann das Elektron auf eine größere Bahn springen und einen höheren Energiezustand annehmen. Dies wird als angeregter Zustand des Atoms bezeichnet. 2. Springt das Elektron von einem angeregten Zustand auf eine weiter innen liegende Bahn, wird ein definierter Energiebetrag in Form eines Lichtquants (hν) emittiert. Energie hν 3

4 Versuch 1: Flammenfärbung der Alkali- und Erdalkalimetalle Magnesiastäbchen 4

5 Versuch 2.1. Reaktion von Natrium mit Wasser Vorsicht!!! Natrium in Petrolether Rosafärbung von Phenolphthalein Schutzbrille!!! 2 Na + 2 H 2 2 NaH + H 2 5

6 Redox-Reaktionen und Elektrochemie Elektrochemische Spannungsreihe (Ausschnitt) Reduktionsmittel xidationsmittel + n e - Standardpotential E 0 [V] 2 F - F e - + 2,87 PbS H 2 Pb 2 + H 2 S H e - + 1,69 Mn H 2 Mn H e - + 1,49 Au Au e - + 1,42 2 Cl - Cl e - + 1,36 Ag Ag + + e - + 0,80 Fe 2+ Fe 3+ + e - + 0,77 2 I - I 2 + e- + 0,54 Cu Cu e - + 0,35 H H 2 2 H e - 0,00 Pb Pb e - - 0,13 Sn Sn e - - 0,14 Zn Zn e - - 0,75 Mg Mg e- - 2,38 Na Na + + e - - 2,71 Ca Ca e - - 2,76 Ba Ba e - - 2,90 K K + + e - - 2,92 Li Li + + e - - 3,02 Reaktion mit Wasser, da negatives Standardpotential 6

7 Versuch Reaktion von Ca, Mg und Al mit Wasser Standardpot. [V] - 2,76-2,38-1,66 Ca + 2 H 2 Ca(H) 2 + H 2 Mg + 2 H 2 Mg(H) 2 + H 2 2 Al + 6 H 2 2 Al(H) H 2 Erklärung: Al 2 3 Aluminium Schutzschicht: Passivierung! 7

8 Versuch Reaktion von Aluminium in angesäuertem Wasser Al + 6 H 3 + Al H H 2 H 2 Redoxreaktion! H H [Al(H 2 ) 6 ] 3+ H 2 H 2 Al H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 Al 3+ H 2 Versuch 2.2.3: Das hydratisierte Metallkation als Säure H 2 [Al(H 2 ) 6 ] 3+ + H 2 [Al(H 2 ) 5 H] 2+ + H 3 + Kationensäure pks = 4,90 8

9 KAl(S 4 ) 2 12 H 2 = Alaun Alaun = Doppelsalz: Sie entstehen, wenn in einer Lösung zwei verschiedene Salze gelöst werden und diese zusammen in einer regelmäßigen Kristallstruktur auskristallisieren. Sie dissoziieren im Gegensatz zu Komplexen in ihre einzelnen Ionen. Chromalaun Allgemeine Formel: M I M III (S 4 ) 2 12 H 2 M I = Na, K, Rb, Cs, NH 4 M III = Al, Ga, In, Cr, Mg, Fe, Co 9

10 Versuch 2.2.4: Säure-Base-Amphoterie von Aluminium und Zinn 2 Al H H H Al + 2 H H 2 2 [Al(H) 4 ] - + 3H 2 Sn H 2 + H H 3 + Sn + 2 H H 2 [Sn(H) 6 ] H 2 10

11 Versuch 3.1: Chemie des Elements Bor - Borsäure B(H) H 2 B(H) H 3 + KEINE klassische Brönsted-Säure! H H B H trigonal planar (Winkel: B 120 ) Schichtstruktur durch Ausbildung von Wasserstoff-Brücken 11

12 Energie Metalle und Metallsalze Versuch 3.1: Chemie des Elements Bor - Borsäure B(H) 3 2p x 2p y 2p z sp 2 - Hybrid 2p z sp 2 - Hybrid 2p z 2s leeres p-rbital B(H) 4 - tetraedrisch B(H) 3 + H - trigonal planar 2p z Lewis-Säure Elektronenmangelverbindung (6 e - ) 12

13 Versuch 3.2: Chemie des Elements Bor Bor als Lewis-Säure H H 2 C HC H H H H B H H H CH 2 CH - 3 H 2 H 2 C HC B CH 2 CH H 2 C H H CH 2 H 2 C H H CH 2 B(H) 3 trigonal planar 2p z H 2 C HC H 2 C + H 2 - H 3 + B - CH 2 CH H H CH 2 tetraedrisch 13

14 Versuch 3.3: Chemie des Elements Bor Nachweis als Borsäuretrimethylester H 3 C H 3 C H H H H B H H CH 3 zugesetzte H 2 S 4 wirkt wasserentziehend - 3 H 2 H 3 C H 2 C B CH 3 Borsäuretrimethylester Grüne Flammenfärbung des Borsäuretrimethylesters 14

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