Vorlesungsteil V - Chemie der Nichtmetalle

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1 Chemie Zusammenfassung Vorlesungsteil V - Chemie der Nichtmetalle Nichtmetalle: Nichtmetalle sind chemische Elemente der Gruppen 14 bis 18 des Periodensystems der Elemente denen die typischen metallischen Eigenschaften wie gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, Glanz, Härte und gute Formbarkeit fehlen. Wasserstoff: Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum, jedoch nicht in der Erdrinde. Er ist Bestandteil des Wassers und beinah aller organische Verbindungen, somit kommt gebundener Wasserstoff auch in sämtlichen lebenden Organismen vor. Verwendung: Raketetreibstoff, Schweißgas, Hydrierungen, Metallherstellung, Ammoniak, Methanol Bindungstypen: - Freies Proton ( nur im Vakuum) (H3O+, NH4-) - Kovalent (CH4, H2) - Salzhaltige Hybride (NaH, CaH2)

2 Edelgase: Halogene:(Salzbildner) Reaktivität: Halogene sind sehr reaktionsfreudige Nichtmetalle, da ihnen nur noch ein einziges Valenzelektron zur Vollbesetzung der Valenzschale fehlt.

3 Chlordarstellung: Membranverfahren: Die Na-teilchen werden, im Gegensatz zu den Cl-teilchen durch die Membran durchgelassen und reagieren dann auf der rechten Seite mit OH zu Natronlauge. Die Cl- Ionen können auf der rechten Seite abgenom-men werden. Amalgamverfahren: Die Elektrolyse von Natriumchlorid- Lösung erfolgt beim Amalgam-Verfahren zwischen einer Graphit-Anode und der namensgebenden Quecksilber-Kathode. An der Anode wird Chlorgas abgeschieden. Das an der Kathode gebildete Natrium löst sich sofort in dem Quecksilber als Natriumamalgam. Das Amalgam wird danach mit Wasser behandelt, worauf sich Natriumhydroxid und Wasserstoff bilden. Das verbleibende Quecksilber wird in den Prozess zurück geführt. Flourdarstellung: Schmelzflusselektrolyse: Schmelzflusselektrolyse ist ein Elektrolyseverfahren, bei dem kein wässriges Medium, sondern eine heiße Salzschmelze als Elektrolyt dient Verwendung: Chlor: Organische Feinchemikalien, Organische Grundchemikalien, Vinylchlorid (PVC), Anorganische Chemikalien (Selikon), Wasserbehandlung Papierbleiche Flour: Fluorierte Kunststoffe, UF6 (Isotopentrennung), Organische Feinchemikalien, Anorganische Chemikalien, FCKW, FKW (Kühlmittel)

4 Halogenwasserstoffe: Halogenwasserstoffe sind chemische Verbindungen, die aus den entsprechenden Halogenen mit Wasserstoff gebildet werden. Die allgemeine Summenformel lautet HX, wobei X für das Halogen steht. Halogenwasserstoffe sind klassische Brønstedsäuren. Aufgrund von H- Brücken haben sie hohe Schmelz-/Siedepunkte (mit Ausnahme von Flour). Die pk s -Werte der Halogenwasserstoffe fallen mit wachsender Periode des Halogens stark ab, wobei man einen besonders starken Sprung zwischen der Chlorwasserstoff- und der Fluorwasserstoffsäure zu verzeichnen hat. Letztere ist nur noch eine schwache Säure. Eine weitere auffällige Tendenz ist die Zunahme der Reduktionskraft der Halogenwasserstoffe und - säuren mit steigender Ordnungszahl. Sauerstoffsäuren des Chlors:

5 Hypochlorige Säure: Verwendung: Desinfektion (Schwimmbäder) Starkes Oxidationsmittel (Hydratzinherstellung) Chlorige säure: Chlorsäure/Perchlorsäure Verwendung: - starkes Oxidationsmittel - ClO2-Erzeugung - Dünger - Sprengstoffe - Streichhölzer Perchlorate Verwendung: - Feuerwerkskörper - Feststoff (Booster) Raketen Chlordioxid Verwendung: - Bleichmittel - Wasserbehandlung Perchlorsäure und Chlordioxid sind explosiv! Chalkogene:(Erzbildner)

6 Sauerstoff: Sauerstoff ist das häufigste Element auf der Erde. Gewinnung: Luftverflüssigung Ozon:

7 Wasser: Wasserstoffperoxid: Verwendung: Desinfektion Bleichmittel Waschmittel Schwefel, Selen, Tellur:

8 Schwefelgewinnung: Frasch-Verfahren Claus-Prozess Schwefeloxide und Schwefelsäure: Chalkogene Verwendung:

9 Pnictogene(Erstickende): Die 15. Gruppe des Periodensystems enthält die natürlich vorkommenden Elemente Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon und Bismut. Die Gruppe wird nach den ersten Elementen auch als Stickstoff-Gruppe oder Stickstoff-Phosphor-Gruppe bezeichnet. Eigenschaften:

10 Der natürliche Stickstoff Kreislauf: Salpeter Säure NH3: Andere Stickoxide:

11 Hydrazin N 2 H 4 : Gewinnung durch Raschig-verfahren Verwendung von Stickstoff: Elementar N: Schutzgas, Kühlmittel Salpetersäure NH3: Dünger, Explosivstoffe, Fasern und Kunststoffe, Nitrobenzol Hydrazin N 2 H 4: Reduktionsmittel: - Korrosionsschutz - Raketentreibstoffe (meist Me-NH-NH2) Treibmittel: - geschäumte Kunststoffe - explosive: Airbag (NaN3), Initialzünder (Pb(N3)2) Phosphor: Allotropie: Als Allotropie bezeichnet man die Erscheinung, dass ein chemisches Element in zwei oder auch mehr Strukturformen im gleichen Aggregatzustand auftritt, die sich physikalisch und auch in ihrer chemischen Reaktionsbereitschaft voneinander unterscheiden.

12 Hydrolyse: Die Hydrolyse (griechisch hydor 'υδωρ'= Wasser und λύσις, lýsis, Lösung, Auflösung, Beendigung ) ist die Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser. Dabei wird (formal) ein Wasserstoffatom an das eine "Spaltstück" abgegeben, der verbleibende Hydroxylrest an das andere Spaltstück gebunden. Die Umkehrung der Hydrolyse ist eine Kondensationsreaktion. ADP/ATP: ADP = Adenosin Di Phosphat ATP = Adenosin Tri Phosphat Durch das Wechselspiel von ADP und ATP kann Energie in kleinen Portionen gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden. Wichtige Phosphorverbindungen: