Übung 8 (Reaktivität der Elemente)
1. Alkalimetalllösungen in flüssigem Ammoniak sind starke Reduktionsmittel.
Reduzierend wirken hierbei solvatisierende Elektronen [e(NH3)m]-. Vervollständigen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen entsprechend der vorgegebenen Stöchiometrie:
RC CH
RHC CH2
GeH4 + [e(NH3)m] - + [e(NH3)m] -
AsH3 + [e(NH3)m] -
R2S + [e(NH3)m] - Ge2H6 + 2 [e(NH3)m] -
S8 + 2 [e(NH3)m] -
C2H5Br + 2 [e(NH3)m] -
+ 2 [e(NH3)m] -
+ NH3
+ 2 NH3
s. N.N. Greenwood, A. Earnshaw, “Chemie der Elemente”, Kap. Alkalimetalle (Lösungen in fl. Ammoniak)
2. Weisser Phosphor P4 wird mit einem Alkalimetall MI, z.B. Natrium, in verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen reduziert. Ermitteln Sie für jede Umsetzung die Summenformel des Produkts. Machen Sie ausserdem einen Strukturvorschlag (Valenzstrichformel) für das jeweilige Anion und bestimmen Sie die formalen Oxidationszahlen für die einzelnen Phosphoratome.
P
P P
P
12 M I
P
P P
P
8 M I
P
P P
P
6 M I
3. Bestimmen Sie für folgende polyanionische Verbindungen die Valenzelektronenkonzentration VEK (X) und die Anzahl der kovalenten Bindungen b(XX) pro Anionenatom. Machen Sie ausserdem einen Strukturvorschlag für die Anionen. Versuchen Sie, isostrukturelle Elemente oder Verbindungen zu benennen.
Verbindung VEK (X) b (XX) Struktur des Anions
Isostrukturelle Elemente oder Verbindungen Li2S2
SrP K3P7 K4Ge4
CaC2
Na2S3
CaSi2
NaP
s. U. Müller, „Anorganische Strukturchemie“
4. Gegeben sind die Standardreduktionspotentiale E° folgender Chlor- Verbindungen bei den pH-Werten 0 und 14:
Unter welchen Bedingungen (sauer oder basisch) disproportioniert Chlor?
Formulieren Sie beide Redoxgleichungen und berechnen Sie die Gleich- gewichtskonstanten bei 298K.
5. Vervollständigen Sie folgende Reaktionsgleichungen. Das korrekte stöchio- metrische Verhältnis der Ausgangsstoffe müssen Sie selbst finden.
(a) B2O3 + Na →
(b) Fe3O4 + Al →
(c) [Al(OH)4]− + CO2 →
(d) Ca + O2 → ?
? + H2O →
(e) Cu + HClaq → (Potenziale beachten!) Zn + HClaq →
(f) K + H2O →
Al + H2O →
Es könnten auch Umsetzungen formuliert sein, die nicht ablaufen!
6. Berechnen Sie die Bindungsenthalpie für eine P-H-Bindung in PH3. Stellen Sie einen geeigneten thermodynamischen Kreisprozess auf (Hess`scher Zyklus) auf.
Tip: Die P-H-Bindungsenthalpie lässt sich aus der Standard-Atomisierungs- enthalpie von PH3 ∆aH°(PH3,g) berechnen.
Gegeben sind die Atomisierungsenthalpien von Phosphor und Wasserstoff, sowie die Bildungsenthalpie von PH3 (g).
∆aH°(P,g) = +315 kJ·mol-1
∆aH°(H,g) = +218 kJ·mol-1
∆fH°(PH3,g) = +6 kJ·mol-1
Standard-Atomisierungsenthalpien der Elemente ∆aH° werden für folgenden Prozess angegeben:
1/n En(Grundzustand) → E (g)
