Anorganische Chemie I Dr. Egbert Figgemeier 22. Januar 2007
Gruppe 16 O S Se Te Po 88 Ra 87 Fr 7. 86 Rn 85 At 84 Po 83 Bi 82 Pb 81 Tl 56 Ba 55 Cs 6. 54 Xe 53 I 52 Te 51 Sb 50 Sn 49 In 38 Sr 37 Rb 5. 36 Kr 35 Br 34 Se 33 As 32 Ge 31 Ga 20 Ca 19 K 4. 18 Ar 17 Cl 16 S 15 P 14 Si 13 Al 12 Mg 11 Na 3. 10 Ne 9 F 8 O 7 N 6 C 5 B 4 Be 3 Li 2. 2 He 1 H 1. XVIII XVII XVI XV XIV XIII II I Edelgase Nichtmetalle Halbmetalle (Halbleiter) Metalle O-Gruppe / Chalkogene (Erzbildner)
Gruppe 16 88 Ra 87 Fr 7. 86 Rn 85 At 84 Po 83 Bi 82 Pb 81 Tl 56 Ba 55 Cs 6. 54 Xe 53 I 52 Te 51 Sb 50 Sn 49 In 38 Sr 37 Rb 5. 36 Kr 35 Br 34 Se 33 As 32 Ge 31 Ga 20 Ca 19 K 4. 18 Ar 17 Cl 16 S 15 P 14 Si 13 Al 12 Mg 11 Na 3. 10 Ne 9 F 8 O 7 N 6 C 5 B 4 Be 3 Li 2. 2 He H 1. Säurebildner amphoter Basenbildner
Gruppe 16
Gruppe 16 Sauerstoff Geschichte: Der Sauerstoff wurde 1772 von Carl Scheele als Feuerluft und 1774, unabhängig davon, von Joseph Priestley als dephlogistierte Luft und von Laurent Lavoisier als Lebensluft entdeckt. Den Namen Lebensluft änderte Lavoisier später in Oxygen (Säurebildner). Sauerstoff kommt in Elementarer Form als Disauerstoff (O 2 Sauerstoff) und Trisauerstoff (O 3 Ozon) in der Natur vor. Sauerstoff ist das meistverbreitete Element auf der Erde und kommt in seiner Gewichtsmenge der Gewichtsmenge sämtlicher übrigen Elemente zusammengenommen gleich.
Gruppe 16 Sauerstoff O 2 Gewinnung: Luftverflüssigung nach dem Linde-Verfahren mit anschliessender Destillation siehe N 2. In kleinen Mengen kann es auch aus Verbindungen (insbesondere Peroxiden) gewonnen werden, z. B. In Atemmasken (siehe Alkalimetalle): 2KO 2 + 2H 2 O 2KOH +H 2 O 2 + O 2 KOH + CO 2 KHCO 3 Eigenschaften: Farb- & Geruchloses Gas. Schmelzpunkt: -218,75 C Siedepunkt: -182,97 C. Paramagnetisch. Eis schwimmt auf flüssigem O 2 Fakt: Ein erwachsener Mensch benötigt stündlich ca 20 l O 2 (250 kg/jahr).
Gruppe 16 Sauerstoff O 2 Triplett-Sauerstoff - paramagnetisch: O 2 ist ein Diradikal!!
Gruppe 16 Sauerstoff O 2 Singulett-Sauerstoff - diamagnetisch: Herstellung: Photochemisch: Minimale Lichtabsorption von 3 O 2 Chemisch: Umsetzung von Hypochlorit mit Wasserstoffperoxid Cl 2 + 3 H 2 O ClOH + HCl + 2 H 2 O ClO - + Cl - + 2 H 3 O + ClO - + HOOH ClOOH + OH - ClOOH HCl + 1 O 2
Gruppe 16 Sauerstoff O 3 Gewinnung: Entstehung bei der Einwirkung hoher Spannungen auf Sauerstoff Ozonisator. Entstehung bei Gewittern. Entstehung in Laserdruckern und Kopierern. Bei der Entstehung spielt atomarer Sauerstoff immer eine Rolle. Eigenschaften: Starke UV-absorption (Stichwort: Ozonschicht in der Atmosphäre). Starkes Oxidationsmittel z.b. Reaktion mit Alkenen zu Epoxiden. Giftig Radikalbildung. Reine Flüssigkeit ist hochexplosiv. Schmelzpunkt: -192.5 C. Siedepunkt: -110.51 C. Geometrie:
Gruppe 16 Sauerstoff O 3 O 3 Photonenaufnahme Wärmeabgabe O + O 2
Gruppe 16 - Sauerstoff Wasser (H 2 O): Unter Normaldruck 2 Polymorphe. Intermolekulare Wasserstoffbrücken. Wurtzitstruktur: Jedes = O ist tetraedrisch von O-Atomen umgeben. Jedes O-Atom geht 4 H-Brücken ein. Energie einer H-Brücke: 25 kj/mol. Infos aus der Allgemeinen Chemie : Eigendissoziation des Wassers. Säure-Base-Eigenschaften und Thoerien. Konzentrationsberechungen.
Gruppe 16 - Sauerstoff Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ): Herstellung: BaO 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + H 2 O 2 Eigenschaften: Blassblaue Flüssigkeit. Schmelzpunkt: 272,6 K. Siedepunkt: 425 K (Zersetzung). Gemische aus H2O2 und organischen Lösungsmitteln sind explosiv! Stark oxidierend in sauren Lösungen (+ 1,78 V, ph0). Stark reduzierend in alkalischen Lösungen (- 0,15 V). Verwendung: Papierindustrie (Bleichen). Antiseptikum. Wasseraufbereitung. Produktion von Natriumperoxoborat und Peroxocarbonaten.
Gruppe 16 - Schwefel Geschichte: Eines der ältesten bekannten Elemente! Vorkommen: Elementarer Schwefel in der Nähe von Vulkanen und heissen Quellen. Wichtige Vorkommen: Sizilien, Polen, Irak, USA, Mexiko etc.. Gebunden in sulfidischen Erzen: FeS2 (Eisenpyrit, Katzengold), PbS (Bleiglanz), ZnS (Zinkblende), Cu 2 S (Kupferglanz) etc..
Gruppe 16 - Schwefel Gewinnung: Früher: Frasch-Verfahren aus unterirdischen Vorkommen. Heute: Gewinnung aus Erdölraffinerien und Erdgas H 2 S
Gruppe 16 - Schwefel Eigenschaften des Schwefels: Elemtarer Schwefel ist sehr reaktiv (Reaktion mit O 2, F 2, Cl 2, Br 2 ). Vorkommen in zahlreichen Allotropen. Modifikationen / Allotrope des Schwefels:
Gruppe 16 - Schwefel Im Feststoff: 95,6 C [S α S β ] Ump. 119,6 C Smp. 119,6 C [S λ S π S µ ] Sdp. [S 8 S 7 S 6.. S ] rhombisch hellgelb monoklin hellgelb
Gruppe 16 - Schwefel In der Schmelze: 95,6 C [S α S β ] Ump. 119,6 C Smp. 119,6 C [S λ S π S µ ] Sdp. [S 8 S 7 S 6.. S ] λ-schwefel: S 8 -Ringe (gelb) (Schwefelblüte) π-schwefel: S n (6 n 25, n 8) niedermolekulare und größere Ringe µ-schwefel: S n (103 n 106) hochmolekulare Ketten
Gruppe 16 - Schwefel Schwefel-Wasserstoffverbindungen: H 2 S Sulfan - Schwefelwasserstoff: H Eigenschaften & Vorkommen: Stark giftig giftiger als HCN! Geruch nach faulen Eiern. Schmelzpunkt: 187,5 C. S Siedepunkt: 214 C. 90 Vorkommen in Erdgas, Kohlegruben, Schwefelquellen. H Grosstechnische Quelle für elementaren Schwefel. Schwache Säure. Nachweisreagenz für Schwermetalle ( Kationentrennungsgang ) H 2 S X - Polysulfane Herstellung: H 2 S + S n Cl 2 H 2 S n+2 + 2 HCl Eigenschaften: Gelbes Öl lässt sich teilweise durch Destillation trennen. Instabil bezüglich Zerfall in H 2 S und S. Verwendung zur Herstellung von cyclo-s n.
Gruppe 16 - Schwefel Sulfide: Zinkblende, Wurtzit. Generell Metalsulfide FeS. Sulfide der Gruppen 14 und 15. Polysulfide. Herstellung von Polysulfiden: NH 3 + H 2 S + ½ S 8 [NH 4 ] 2 [S 5 ] [C 5 H 5 ] 2 TiCl 2 [(C 5 H 5 ) 2 TiS 5 ]
Gruppe 16 - Schwefel Oxide des Schwefels: SO 2 Herstellung durch Verbrennung von Schwefel. Eigenschaften: Farbloses Gas. Beissender Geruch. Schmelzpunkt: 198 K. Siedepunkt: 263 K Verwendung: Schwefelsäureherstellung Kontaktverfahren. Abgas in Verbrennungsprozessen Saurer Regen.
Gruppe 16 - Schwefel SO 3 Herstellung durch Oxidation von SO 2. Verwendung in der Schwefelsäureproduktion. Eigenschaften: Flüchtiger weisser Feststoff oder Flüssigkeit. Schmelzpunkt: 290 K. Siedepunkt: 318 K.
Gruppe 16 - Schwefel
Gruppe 16 - Schwefel
Gruppe 16 Schwefel Schwefelsäure H 2 SO 4 : Herstellung nach dem Kontaktverfahren. Schritt 1: SO 2 + ½ O 2 SO 3 (SO 3 ist das Anhydrid der Schwefels) Vanadiumoxide als Katalysatoren! Schritt 2: SO 3 wird durch konzentrierte H 2 SO 4 geleitet und dadurch absorbiert Oleum. Schritt 1 ist exotherm und wird langsamer bei erhöhter Temperatur. Deshalb ist der Einsatz von Katalysatoren besonders entscheidend.
Gruppe 16 - Schwefel Schwefelsäure H 2 SO 4 : Farblose Flüssigkeit mit hoher Viskosität durch Wasserstoffbrücken. Verwendung als nicht-wässriges Lösungsmittel. Starke Säure in wässriger Lösung. Anwendung zur Herstellung von Düngemittelsulfaten z.b. Ammoniumsulfat. Gutes Oxidationsmittel.
Gruppe 16 - Schwefel Schwefel-Stickstoffverbindungen: Herstellung: 6S 2 Cl 2 + 16 NH 3 CCl 4, 320 K S 4 N 4 + 12 NH 4 Cl + S 8 Struktur: Eigenschaften/Anwendung: Polymer (SN) x ist leitfähig. Supraleiter bei 0.3 K. S 4 N 4 und S 2 N 2 sind explosiv.
Gruppe 16 - Schwefel
Gruppe 16 - Selen Vorkommen: Vor allem im Flugstaub der Röstgase von Schwefelerzen von Silber und Gold. Gewinnung: 1) Erwärmen der Rohsubstanz mit HNO 3 Bildung von SeO 2. 2) Reduktion von SeO 2 mit SO 2. SeO 2 + 2 SO 2 Se + 2 SO 3 Eigenschaften: Eine Reihe von Modifikationen (siehe Schwefel). Molekülkristalle bilden auch Se 8 -Ringe. Stabiles Allotrop: Graues metallähnliches Selen mit unendlichen spiraligen Gittern. Graues Selen ist ein Halbleiter Anwendung in Gleichrichtern und Photoelementen. Verbindungen: H 2 Se SeO 2 H 2 SeO 3 selenige Säure SeO 3 H 2 SeO 4 Gasförmige giftige Substanz Fauler Rettich-Geruch Verbrennungsprodukt von Selen Schwache Säure Starkes Oxidationsmittel Schwächere Säure, aber stärkeres Oxidationsmittel als Schwefelsäure.
Gruppe 16 - Telur Vorkommen: Es findet sich als Cu2Te, Ag2Te, Au2Te im Anodenschlamm bei der elektrolytischen Kupfer-Raffination. Gewinnung: Reduktion aus wässrigen Telluritlösungen. Eigenschaften: Metallisches Tellur besitzt die gleiche Struktur wie graues Selen. Halbleiter. Verbindungen: TeO 2 TeO 3 Te(OH) 6 Nichtlüchtiger farbloser Feststoff. Orangefarbener Feststoff. Sehr schwache Säure.
Gruppe 16 - Polonium Vorkommen: In abgebrannten Brennstäben aus Kernkraftwerken. Gewinnung:??? Eigenschaften: α - Strahler. Extrem giftig tödliche Dosis: wenige µg. Verbindungen: Aufgrund der kurzen Halbwertszeit wurde keine Poloniumchemie entwickelt.