Übung 9 (Ionische Verbindungen)

Übung 9 (Ionische Verbindungen)

1. Ehemalige Prüfungsaufgabe:

Berechnen Sie den Coulomb-Anteil der Gitterenergie EC für CaF2 mit d₀ = 236pm

ε0 = 8.859·10^-12 C² · J^-1 · m^-1 e = 1.602·10^-19 C

A = 2.519

Berechnen Sie die Gitterenergie von CaF₂ mit Hilfe des Born-Haber- Kreisprozesses (mit Skizze).

Woraus resultiert die Abweichung zwischen beiden Werten?

Sublimationsenthalpie Ca (s) → Ca (g) ∆_subH° = + 201 kJ·mol^-1 Dissoziationsenthalpie F2 (g) → 2 F (g) ∆disH° = + 158 kJ·mol^-1 1.Ionisierungsenthalpie Ca (g) → Ca⁺ (g) + e^- ∆I(1)H° = + 590 kJ·mol^-1 2.Ionisierungsenthalpie Ca⁺ (g) → Ca²⁺ (g) + e^- ∆I(2)H° = + 1145 kJ·mol^-1 1.Elektronenaffinität F (g) + e^- → F^- (g) ∆EAH° = -328 kJ·mol^-1 Bildungsenthalpie Ca (s) + F₂ (g) → CaF₂ (s) ∆_BH° = -1243 kJ·mol^-1

Für ein hypothetische Fluorid des einwertigen Calciums „CaF“ kann man näherungsweise eine Gitterenergie von -795 kJ·mol^-1 und eine Bildungs- enthalpie von ∆BH° = -253 kJ·mol^-1 berechnen.

Warum ist die Verbindung trotzdem nicht stabil? (Hinweis: Überprüfen Sie zur Beantwortung der Frage, ob ein hypothetisches „CaF“ gegenüber einer Disproportionierung in Ca und CaF2 stabil ist.)

2. Die Elemente der I.-IV.Hauptgruppe bilden mit Nichtmetallen stabile binäre (nur aus zwei Elementen bestehende) Verbindungen. Welche stöchiometrische Zusammensetzung erwarten Sie für folgende Verbindungen?

In einigen Fällen gibt es zwei stabile binäre Verbindungen. Bei welchen Beispielen ist das der Fall und warum?

Mg_xN_y ; Al_xBr_y ; Li_xO_y ; Sn_xCl_y ; Na_xS_y ; Si_xF_y ; Ca_xCl_y ; Ca_xP_y ; Li_xN_y ; Si_xN_y; Tl_xCl_y ; Pb_xO_y

3. Welchen Gittertyp (Cäsiumchlorid-, Natriumchlorid- oder Sphalerit-Typ) erwarten Sie für folgende Verbindungen? Begründen Sie Ihre Meinung.

TlCl, CaS, NaI, AgI, CsI, SiC, LiBr

Gegeben sind folgende Ionenradien: Tl⁺ 150 pm; Ca²⁺ 100 pm; Na⁺ 102 pm;

Cs⁺ 167 pm; Li⁺ 76 pm; Cl^– 181 pm; Br^– 196 pm; I^– 220 pm; S^2– 184 pm.

4. Bei den folgenden 15 Verbindungen handelt es sich entweder um Molekülverbindungen, um ionische Salze oder um Zintl-Phasen. Ordnen Sie die Verbindungen diesen drei Kategorien zu:

NaCl ; NaTl ; SO₂ ; BrF₃ ; CaP₃ ; CsBr ; PCl₃ ; Sr₄Sb₆ ; KNO₃ ; HCl ; K₄Ge₄ ; NH₃ ; LiF ; InP₃ ; BaSO₄

5. a) Geben Sie die Zusammensetzung der sauerstoffreichsten Oxide folgender Elemente an (keine Hyper- oder Peroxide):

Lithium, Chlor, Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff, Zinn, Barium

b) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen dieser Oxide mit Wasser.

6. Prüfungsaufgabe H2007

a) Was versteht man unter einem „metallothermischen Verfahren“?

Formulieren Sie ein Beispiel (unter Beachtung der Stöchiometrie).

b) Die Reaktion von Kohlenstoff (im Überschuss) mit Luftsauerstoff führt je nach Temperatur zu unterschiedlichen Oxiden. Formulieren Sie das dafür relevante Gleichgewicht und berechnen Sie die Reaktionsenthalpie.

Folgende Bildungsenthalpien sind gegeben: CO₂: ∆BH°: -393.7 kJ/mol ; CO: ∆BH°: -110.6 kJ/mol

Auf welcher Seite liegt das Gleichgewicht bei 400°C bzw. bei 1000°C?

In welche Richtung wird das Gleichgewicht bei Erhöhung des Gasdrucks verschoben? (Begründung)

Welche Aussage lässt sich zur Stabilität von CO bei 25°C machen?

c) Welche Reaktionen laufen ab, wenn bei pH 7 unlösliches Al(OH)3 mit starken wässrigen Säuren oder Laugen versetzt wird (Reaktionsgleichungen)?

d) Wie reagieren die folgenden Verbindungen mit Wasser?

LiH, MgH₂, B₂H₆, CH₄, SiH₄, NH₃, HF?

Formulieren Sie jeweils eine korrekte stöchiometrische Reaktionsgleichung.