Lösung 6
1. Silicium hat wie Kohlenstoff vier Aussenelektronen. α-Silicium kristallisiert in der kubischen Diamantstruktur. Jedes Siliciumatom bildet zu vier Nachbaratomen vier 2z-2e-Bindungen, die tetraedrisch angeordnet sind.
α-Silicium
Diamantstruktur
Arsen verfügt über fünf Aussenelektronen und kann daher nur drei 2z-2e- Bindungen zu Nachbaratomen ausbilden. Die in der Diamantstruktur schwarz gezeichneten Bindungen zwischen den Schichten werden formal durch ein Elektronenpaar an jedem Elementatom ersetzt. α-Arsen besteht daher aus gewellten Schichten, die gegeneinander versetzt sind.
α-Arsen
gewellte Schichten Schichten versetzt
As
As As
As As As
As As As As
As As As As
As As As
As As
As As
As As
As As
As
As As
As As
As As
As As
As As
As:
As:
α-Arsen
Aufsicht auf die Schichten
oberhalb der Ebene unterhalb der Ebene As: nächste Schicht As
As As
2.
B2O3 + 3 Mg 2 B + 3 MgO 2 BCl3 + 3 H2 2 B + 6 HCl HSiCl3 + H2 Si + 3 HCl
SiO2 + 2 Mg Si + 2 MgO
16 H2S + 8 SO2 3 S8 + 16 H2O 2 H2S + SO2 3 S + 2 H2S
O2 + 2 H2O oder:
2 H2O2 Δ
2 Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 P4 + 10 CO + 6 CaSiO3
3. Stickstoff und Phosphor gehorchen der 8-N-Regel und liegen in allen Modifikationen dreibindig vor:
P
P P
P
N N
gasförmiger Stickstoff weisser Phosphor
schwarzer Phosphor (rechts: Aufsicht auf eine Schicht)
Alle Mehrfachbindungssysteme mit Nichtmetall-Elementen aus den höheren Perioden (n > 2), z.B. P2 , sind weniger stabil als ihre Homologen aus der 2.
Periode. Sie kommen in den Elementmodifikationen unter Standard- bedingungen nicht vor. Die Ausbildung von pπ- pπ-Bindungen ist bei diesen Elementen auf Grund des grossen Atomabstandes erschwert.
Moleküle mit E=E oder E≡E Mehrfachbindungen können nur dann isoliert werden, wenn eine Oligo- oder Polymerisation kinetisch durch grosse Substituenten an den Atomen E verhindert wird (Doppelbindungsregel).
4. Für die Darstellung der einzelnen Halogene sind folgende Potenziale relevant:
E°(F2/F-) = +2.87 V; E°(Cl2/Cl-) = +1.36 V; E°(Br2/Br-) = +1.06 V;
E°(I2/I-) = +0.54 V
Je positiver das Potenzial eines Redoxpaares ist, umso grösser ist die Tendenz, die niedrigere Oxidationsstufe einzunehmen. Das bedeutet für die Halogene:
Halogene können die Anionen der im Periodensystem weiter unten stehenden Halogene oxidieren und werden dabei selbst reduziert.
2 Cl – + Br2 → keine Reaktion 2 Br – + Cl2 → 2 Cl – + Br2
2 I – + Br2 → 2 Br – + I2 2 Br – + I2 → keine Reaktion 2 F – + Cl2 → keine Reaktion 2 Cl – + F2 → 2 F – + Cl2
siehe: http://www.cci.ethz.ch: Oxidation von Halogeniden mit Halogenen
5.
H2O2 + 2 H+ + 2 e- 2 H2O E° = + 1.78 V H2O2 O2 + 2 H+ + 2 e- E° = - 0.68 V
2 H2O2 2 H2O + O2 E° = + 1.10 V
2 1.10V
log 37.2
0.0592V 0.0592V K = z E⋅ ° = ⋅ =
1.6 1037
K = ⋅
6. Isoelektronische Moleküle und Ionen besitzen bei gleicher Struktur die gleiche Anzahl von Valenzelektronen (O3: 3 Atome, 18 Valenzelektronen, N2: 2 Atome, 10 Valenzelektronen, N3−: 3 Atome, 16 Valenzelektronen). Die Ladung der Teilchen hängt von der Summe der Kernladungszahlen aller beteiligten Atome ab.
Es gibt weitere Beispiele. Ausserdem können mehrere mesomere Grenzformeln geschrieben werden.
N N N O C N C O O
O O
S
O O
N
O O
N N N O C O O N O
