Der Schmelzpunkt von Salzen

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Josef Siegel
vor 8 Jahren
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1 Der Schmelzpunkt von Salzen Vergleich die Smp. der Salze (links). Welche Rolle könnten die Ionenradien bzw. die Ladung der enthaltenen Ionen spielen? Der Schmelzpunkt von Salzen ist i.d.r. sehr hoch. Er hängt ab von der Gitterenergie. Sie hängt u.a. von der Stärke der Anziehungskraft der Ionen ab, die nach dem Coulomb- Gesetz berechnet wird. 21

Der Schmelzpunkt von Salzen ist i.d.r. sehr hoch. Er hängt ab von der Gitterenergie.

2 Gitterenergien 22

3 Eigenschaften von Salzen I 1. Die Kräfte zwischen den Ionen eines Salzgitters sind sehr hoch. Bei der Bildung eines Salzes aus den Elementen wird viel Energie frei. Daher sind die Gitter stabil. Salze haben einen hohen Schmelzpunkt. Smp. NaCl: 801 C MgO: 2800 C Die Ladung und die Größe von Ionen bestimmt die Gitterenergie und damit den Smp. des Salzes. Je höher die Ladung der Ionen und je näher ihr Ladungsmittelpunkt beieinander, desto besser der Zusammenhalt. Ordne die Smp. Von LiI, NaCl, MgO 2. Salze sind spröde. 23

Salze haben einen hohen Schmelzpunkt. Smp.

4 Eigenschaften von Salzen II 3. Salze bestehen aus Ionen, also aus Ladungsträgern. Im festen Zustand sind diese unbeweglich in das Ionengitter eingebaut. Eine Schmelze bzw. eine Lösung eines Salzes enthalten dagegen frei bewegliche Ionen und leiten den elektrischen Strom. 24

5 Elektrolyse Bei der Elektrolyse werden die Umkehrreaktionen der Salzbildung aktiv (unter Energieverbrauch) erzwungen. Dabei bilden sich die Elemente, aus denen das Salz entstand zurück. Auf diese Weise wird u.a. Chlor aus Kochsalz gewonnen. 25

Dabei bilden sich die Elemente, aus denen das Salz entstand

6 Warum braucht es viel Energie um frei bewegliche Ionen in einer Schmelze zu erzeugen, aber wenig Energie, um Salz in Wasser zu lösen und dabei eine leitfähige Lösung herzustellen? 26

7 Lösen von Salzen Video Gleichung Schülerversuch und Energien Das Lösen von Salzen funktioniert oft schon bei Raumtemperatur. Die Energie, um das Gitter aufzubrechen, muss dabei von irgendwo her kommen. Löse die drei ausgegebenen Salze in etwas Wasser und fühle, ob beim Lösungsvorgang Energie verbraucht wurde oder frei wurde? Wie hängen deine Beobachtungen mit der Ionenladung und dem Ionenradius zusammen? Warum lösen sich Salze in warmem Wasser besser? 27

Löse die drei ausgegebenen Salze in etwas Wasser und fühle, ob beim Lösungsvorgang Energie verbraucht wurde oder

8 Gitter- und Hydrationsenergien Beim Lösen von Salzen bilden sich Ionen. Diese werden in Wasser von Wasserteilchen umgeben. Es bildet sich eine sog. Hydrathülle. Bei der Ausbildung dieser Hülle wird Energie frei. Kannst du die Ergebnisse des Versuches mit Hilfe der Energien in der Tabelle deuten? Warum lösen sich manche Salze (CaCO 3 ) fast gar nicht? 28

Bei der Ausbildung dieser Hülle wird Energie frei.

9 Taschenwärmer Das Salz im Taschenwärmer ist Natriumacetat. Beim Lösen dieses Salzes wird der Umgebung viel Energie entzogen (Taschenwärmer im heissen Wasser). Diese Energie wird wieder frei, wenn die Ionen ihre Hydrathülle abgeben und ins Kristallgitter zurück finden. Stichwort: Kristallwasser 29

10 Zusammenfassung - Salze sind Ionenverbindungen, die Kristallgitter bilden. Die Gitter halten durch gegenseitige Anziehung positiver Kationen und negative Anionen zusammen. - Die Stärke der Anziehung hängt von der Ionenladung und den Ionenradien (Abstand der Atomkerne) ab und findet sich in der Gitterenergie wieder. - Je kleiner und höher geladen ein Ion ist, desto grösser wird die Gitterenergie eines Salzes sein, welches das Ion enthält. - Ebenso gilt aber, dass je kleiner und höher geladen ein Ion ist, die Hydratationsenergie grösser ist, wenn dieses Ion in Wasser gelöst wird. 30

- Die Stärke der Anziehung hängt von der Ionenladung und den Ionenradien (Abstand der Atomkerne) ab und findet sich in der Gitterenergie wieder.

11 Zusammenfassung II - Beim Lösen von Salzen muss die Gitterenergie aufgewendet werden und die Hydratationsenergie wird frei. - Je grösser der Abstand der Energien, desto mehr Energie wird benötigt oder wird frei und die Löslichkeit ist temperaturabhängig. - Ist ein Lösungsvorgang endotherm, so steigt, die Löslichkeit mit steigender Temperatur (und umgekehrt). - Ist der Abstand der Energien sehr gross, so wird entweder sehr viel Lösungswärme frei, oder das Salz ist unlöslich. Aufgabe: Zeichne Energiediagramme zu den vier beschriebenen Möglichkeiten. 31

- Ist ein Lösungsvorgang endotherm, so steigt, die Löslichkeit mit steigender Temperatur (und umgekehrt).

12 Energiediagramme 32

13 Denkaufgabe - Salze sind in Wasser oft löslich. - Die Löslichkeit ist eine (oft) temperaturabhängige Stoffeigenschaft. - Löslichkeiten (in g/100g Lösungsmittel) unterscheiden sich z.t. deutlich. - Salze deren Gitterenergie sehr hoch ist und die Ionen enthalten, die nur geringe Hydratationsenergien haben, sind schwerlöslich. Hinweis: - Schau dir folgende Löslichkeiten an: Löslichkeiten (bei 20 C; pro 100g Wasser): AgNO 3 : 245g; NaNO 3 : 88g; NaCl: 36g; AgCl: 0,00015g; Na 2 SO 4 : 170g ;BaCl: 37,5g; Ba 2 SO 4 : 0,000235g NO 3 - und SO 4 2- sind ebenfalls Ionen Mische je zwei der ausgeteilten Lösungen auf der Folie (je ein Tropfen) und beobachte was passiert. Sollte die Lösung sich verändern, überlege, welcher Stoff entstanden sein könnte und formuliere eine Reaktionsgleichung. 33

Hinweis: - Schau dir folgende Löslichkeiten an: Löslichkeiten (bei 20 C; pro 100g Wasser): AgNO 3 : 245g; NaNO 3 : 88g; NaCl: 36g; AgCl: 0,00015g; Na 2 SO 4 : 170g ;BaCl: 37,5g; Ba 2 SO 4 :

14 Fällungen Eine Reaktion bei der sich ein schwerlöslicher Feststoff aus einer Lösung abscheidet nennt man Fällung. Ionen eines schwerlöslichen Salzes werden zusammen gebracht. Die Gitterenergie, die frei wird, wenn das feste Salz entsteht, ist gross. Wozu könnte eine Fällung eingesetzt werden? Wie kann man noch ein Salz aus einer Lösung ausfällen? 34

Ionen eines schwerlöslichen Salzes werden zusammen gebracht.

15 Salze: Was war da noch? Elektrolyse von Salzlösungen und Schmelzen Abbau von Steinsalz Gewinnung von Meersalz Herstellung von Natrium und Chlor Iod- und Fluorsalze für den Körper 35

16 Das Donator-Akzeptor- Prinzip Was ist ein Donator (engl. donation)? Was wir bei der Bildung eines Salzes von einem Stoff auf einen anderen Übertragen? Was passiert bei einer Oxidation (lat. dare)? Was ist ein Akzeptor (engl. to accept)? Welcher Stoff wird bei einer Verbrennung reduziert (lat. reducere)? Was bedeutet der Begriff Redoxreaktion? Gib ein Beispiel in Form einer korrekten Reaktionsgleichung an. 36

Was passiert bei einer Oxidation (lat. dare)? Was ist ein Akzeptor (engl. to accept)?

17 Rekapitulation Salze - Salze bilden Ionengitter. - Gitter von Salzen der allgemeinen Verhältnisformel AB bilden in Abhängigkeit des Ionenradienverhältnisses untersch. Gitter. Welche Koordinationszahlen kommen vor? - Salze haben hohe Schmelzpunkte. Diese kommen auf Grund der hohen Gitterenergie zustande. Wovon hängt die Gitterenergie ab? Ordne nach steigendem Smp.: CaI 2, KCl, MgS, LiCl, KI, Al 2 O 3 - Salze sind spröde. Warum zerspringen Salze? - Salzschmelzen und Salzlösungen leiten den elektrischen Strom. Welche Voraussetzung braucht es für Leitfähigkeit? 37

- Salze haben hohe Schmelzpunkte. Diese kommen auf Grund der hohen Gitterenergie zustande. Wovon hängt die Gitterenergie ab?

18 Einstieg: Lösen von Salzen - Wie ist das Wasserteilchen aufgebaut? - Wie ist die Ladung im Wasserteilchen verteilt? - Warum ziehen sich die Ionen, die im Wasser gelöst sind, nicht gegenseitig an? - Was passiert, wenn in eine gesättigte Lösung weiteres Salz gegeben wird? - Wie notiert man das Lösen eine Salzes in Wasser mit Hilfe einer Reaktionsgleichung? Ist das Lösen eine chemische Reaktion??? 38

- Warum ziehen sich die Ionen, die im Wasser gelöst sind, nicht gegenseitig an?

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