www.zaubervorlesung.de Institut für Anorganische Chemie Institut für Anorganische Chemie Universität Erlangen-Nürnberg

Donnerstag 19. Okt. 2006 Einlass: 18:00 Uhr Beginn: 20:00 Uhr Getränke dürfen nur in Plastikflaschen mitgebracht werden! Zusammensetzung der Luft Physikalische und chemische Bestandteil Volumenanteil Siedepunkt % C Stickstoff N 2 78,08-196 Sauerstoff O 2 20,95-183 Argon Ar 0,93-186 Kohlendioxid CO 2 0,034-78(subl.) Helium He 0,0005-269 Wasserstoff H 2 0,00005-253 Physikalische Farbe Dichte Härte Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Löslichkeit F p, Schmelzpunkt K p, Siedepunkt Chemische Brennbarkeit Verhalten gegen andere Stoffe Thermische Beständigkeit Chemische Reaktionen - Experimente - Pt-Draht, Mg-Band, Zucker & Naphthalin

Physikalische - Experimente - Physikalische - Experimente - Elastizität: Funktion der Temperatur N 2 -Versuche Rose & Gummischlauch Schwebende Jungfrau Farbe: Funktion der Temperatur S: gelb farblos HgI 2 : rot orange Bi 2 O 3 : rotbraun gelb K 2 CrO 4 : orange farblos Physikalische Physikalische und chemische - Experimente - Farbe: Kristalle vs. Pulver K 3 [Fe(CN) 6 ] CuSO 4.5H 2 O K[Cr(SO 4 ) 2 ].12H 2 O Physikalische Farbe Dichte Härte F p, Schmelzpunkt K p, Siedepunkt Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Löslichkeit Chemische Brennbarkeit Verhalten gegen andere Stoffe Thermische Beständigkeit Chemische Reaktionen

Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien Siedepunkt C K Helium He -269 4 Stickstoff N 2-196 77 Kohlendioxid CO 2-78(Subl.) 195 Eis 0 (Schmpkt) 273 Kältemischungen Temperatur-Arbeitsbereich in Chem. Laboratorien Siedepunkt C K Eis 0 (Smpkt.) 273 CH 3 OH +65 338 EtOH +78 351 H 2 0 +100 373 Toluol +110 383 Mesitylen +165 438 DMSO +189 462 Ethylenglykol +197 470 AGGREGATZUSTÄNDE FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG Metalle Hg, H 2 O, ROH H 2, O 2, N 2, Cl 2 (s) Ga (l) Br (g)

AGGREGATZUSTÄNDE Phasenumwandlungen FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG Metalle Hg, H 2 O, ROH H 2, O 2, N 2, Cl 2 (s) I (l) Br (g) Funktion von Druck Phasendiagramm für H 2 O Le Chateliersches Prinzip Schmelzpunkt Siedepunkt º Gleichgewicht Sublimationspunkt

Phasendiagramm für H 2 O Zusammensetzung der Luft Schmelzpunkt Siedepunkt Bestandteil Volumenanteil Siedepunkt % C º Gleichgewicht Stickstoff N 2 78,08-196 Sauerstoff O 2 20,95-183 Argon Ar 0,93-186 Kohlendioxid CO 2 0,034-78(subl.) Helium He 0,0005-269 Wasserstoff H 2 0,00005-253 Sublimationspunkt Institut für Anorganische Chemie Zusammensetzung der Luft Phasendiagramm für CO 2 Bestandteil Volumenanteil Siedepunkt % C Stickstoff N 2 78,08-196 Sauerstoff O 2 20,95-183 Argon Ar 0,93-186 Kohlendioxid CO 2 0,034-78(subl.) Helium He 0,0005-269 Wasserstoff H 2 0,00005-253 Siedepunkt Schmelzpunkt Sublimationspunkt Institut für Anorganische Chemie

Phasendiagramm für CO 2 Schmelzpunkt Siedepunkt Sublimationspunkt Überkritische Fluide Überkritische Fluide Druck Überkritische Phase (s) (l) Kritische Punkt T C P C (g) Temperatur

A B C D Left: A series of four photographs showing the effects of heating the fluid (ethane) through the critical point, 32.6 C. (A) shows the distinct liquid and gas phases. As the temperature rises the meniscus becomes flatter (B) and the liquid phase expands (C). When the critical point has been reached (D), the interface between gas and liquid phase disappears. 1. Below the critical parameters, two distinct phases exist. 2. As the temperatures rises, the liquid expands... 3....and the two phases become less distinct... 4....forming a new SUPERCRITICAL PHASE. 5. As the system is cooled, the reverse process occurs... 6....and phase separation, to liquid & vapour, is observed Druck Überkritische Fluide Überkritische Phase Decaffeination with benzene, chloroforme, trichloroethane, methylene chlorid... Or: Kritische Punkt T C P C Supercritical Fluid Extraction (SFE) With CO 2 Temperatur

Decaffeination via Supercritical Fluid Extraction (SFE) With Carbon Dioxide Überkritische Fluide Physical properties of supercritical fluids Druck T C, K P C, bar Überkritische Phase Kritischer Punkt T C P C Temperatur Xe just for fun 289.85 58.03

Physikalische und chemische Chemische Physikalische Farbe Dichte Härte Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Löslichkeit F p, Schmelzpunkt K p, Siedepunkt Chemische Brennbarkeit Verhalten gegen andere Stoffe Thermische Beständigkeit Chemische Reaktionen Parameter Temperatur Druck Struktur º Atome Moleküle Verbindungen Reaktivität Energetik Kinetik Struktur vs Reaktivität / Thermodynamik vs Kinetik Übergangszustand Reaktion ELEMENTE VERBINDUNGEN Atome, Moleküle Moleküle, Ionen Energie Aktivierungsenergie Reaktionskinetik Atome: He, Ne, Cu, Mn, P Edukte Produkte Thermodynamik Moleküle: H 2, O 2, N 2, Br 2 Ionen: Na +, K +, H +, OH -, Cl -, SO 3 2- Reaktionskoordinate Verbindungen: H 2 O, CO 2, CH 4, NaCl, Na 2 SO 3

Reaktion ELEMENTE VERBINDUNG 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(l) KNALLGASREAKTION KNALLGAS? C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) C(s) + 2H 2 (g) CH 4 (g) 2Mg(s) + O 2 (g) 2MgO(s) H 2 + ½O 2 H 2 O + 286 kj Exotherme Reaktion! H 2 O(l) H 2 (g) + ½O 2 (g) Anode: + Kathode: - OH - ½O 2 + H + + e - H + + e - ½H 2