1 / 31

Eigenschaften der Elemente der 14. Gruppe

Eigenschaften der Elemente der 14. Gruppe. 14. Gruppe C Si,Ge Sn,Pb. ns 2 np 2. Zunahme von Dichte, Atomradius, metall. Charakter. Abnahme von Ionisierungsenergie, Elektronegativität. C – Diamant = Nichtmetall Graphit  Halbleiter Si,Ge – Halbleiter

mada
Télécharger la présentation

Eigenschaften der Elemente der 14. Gruppe

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Eigenschaften der Elemente der 14. Gruppe

  2. 14. GruppeC Si,Ge Sn,Pb ns2np2 Zunahme von Dichte, Atomradius, metall. Charakter Abnahme von Ionisierungsenergie, Elektronegativität C – Diamant = Nichtmetall Graphit  Halbleiter Si,Ge – Halbleiter Sn,Pb – Metalle (-Sn!)

  3. C_Kohlenstoff Vorkommen: elementar (Diamant, Graphit) Carbonate CaCO3 Kalkstein Marmor Kreide MgCO3 Magnesit CaCO3.MgCO3 Dolomit diverse „Spate“ Erdöl Kohle (Anthrazit ~ 91 % C, Steinkohle ~ 85 % C, Braunkohle ~ 70 % C, ... ) CO2 (in Luft und Wasser) in tierischen und pflanzlichen Organismen

  4. C_Kohlenstoff Isotope:12C 98,89 % 13C 1,11 % 14C in Spuren (radioaktiv) (Neutron aus Höhenstrahlung) (Halbwertszeit: 5730 Jahre) als 14CO2 in der Atmosphäre, 14C : (12C+ 13C)  1 : 1012 entspricht 15,3 Zerfälle / min / g C Radiocarbon-Methode zur Altersbestimmung (nach W.F. Libby) maximal ca. 60.000 Jahre!

  5. C_Kohlenstoff Modifikationen Diamant sp3-hybridisiert (Diamantgitter) hart (Mohshärte 10) durchsichtig Isolator  = 3,51 g·cm-3 Graphit sp2-hybridisiert(hex. Schichtgitter) weich undurchsichtig/schwarz rel. guter elektr. Leiter  = 2,27 g·cm-3

  6. C_Kohlenstoff Phasendiagramm

  7. C_Kohlenstoff C60 Buckminsterfulleren C60: 20 Sechsecke + 12 Fünfecke (d  700 pm) „Fullerene“: C70, C84, C90, C94

  8. C_Kohlenstoff Verbindungen: (  ) ( + ) ( + ) (  ) • CO: • isoelektronisch mit N2 • farblos, geruchlos, brennbar; • giftig ! (MAK: 30 ppm) • Darstellung: • Technisch: • „Generatorgas“ • 2C (Koks) + O2 (Luft)  2 CO (+ N2) exotherm • „Wassergas“ • C (Koks) + H2O  CO + H2 endotherm • Boudouard-Gleichgewicht • CO2 + C  2 COendotherm • Labor: • HCOOH  H2O + CO • (Anhydrid der Ameisensäure!) • Verwendung: • Reduktionsmittel; verschiedene Synthesen (Methanol, • verschiedene Kohlenwasserstoffe, Ameisensäure, • Phosgen (COCl2))

  9. C_Kohlenstoff Verbindungen: • CO2: • farblos, geruchlos, nicht brennbar; • hohe Wasserlöslichkeit • (1,713 Liter CO2 pro Liter Wasser bei 0°C, 1 bar); • sublimiert bei –78°C; • „Trockeneis“ als Kühlmittel • Darstellung: • Technisch: • 1) C+ O2 CO2exotherm (Verbrennung) • „Kalkbrennen“ • CaCO3 CaO + CO2 endotherm • Labor: (z.B. in einem Kippschen Apparat) • 3) CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2 • Verwendung: • Feuerlöscher; • Lebensmittelindustrie (Sodawasser, Getränke mit • „Kohlensäure“, Schockgefrieren, Kaltmahlen, ...) ( + ) (  ) (  ) ( + )

  10. C_Kohlenstoff Verbindungen: H2CO3 Kohlensäure: CO2 (aq) + H2O  H2CO3 (aq) (nur 0,1% als H2CO3) jedoch: Carbonate und Hydrogencarbonate planar, isoelektronisch mit NO2-, SO3 NaHCO3 schwer löslich Alkalicarbonate gut in H2O löslich O O 2 – C  ... O

  11. Si_Silicium Wasserstoff-Verbindungen: SinH2n+2, Silane: n  15 wesentlich weniger stabil als Kohlenwasserstoffe, mit zunehmender Kettenlänge nimmt die Stabilität ab!  — Si — H umgekehrte Polarisierung wie bei  Kohlenwasserstoffen, dadurch nukleophiler Angriff an das Si-Atom erleichtert! außerdem: Si hat bereits d-Orbitale, erleichtert zusätzlich den Angriff, daher: SiH4 + 4 H2O  Si(OH)4 + 4 H2 Darstellung: z.B. Mg2Si + 4 HCl(aq)  2 MgCl2 + SiH4 + - OH-

  12. Technische Silicate Gläser: unterkühlte Silicatschmelzen  unregelmäßige Anordnung von SiO4-Tetraedern Weichglas Na2CO3 + CaCO3 + SiO2 Glas ca. 13 % Na2O, 12 % CaO, 75 % SiO2 Kali-Kalk-Glas K2O statt Na2O  höhere Erweichungstemperatur Gerätegläser SiO2 teilweise durch Al2O3 und B2O3 ersetzt  noch höhere Erweichungstemperatur (Pyrex, Jenaer, Supremax, ...) Tonkeramik: Durch Brennen von Tonen (Schichtsilicate) Tongut (wasserdurchlässig)Tonzeug (dicht; z.B. Porzellan) Zement: durch Brennen von Gemischen aus CaCO3 + Ton bei etwa 1500°C  Portlandzement (Ca,Al-Silicate und –Aluminate); beim Abbinden mit Wasser  komplizierte Hydrate ca. 1000°C

  13. Sn(II)und Pb(II)-Verbindungen Protolyse: M2+ + H2O  MOH+ + H+KSn = 10-2 KPb = 10-8 Amphoterie: H+ Sn2+ Sn(OH)2 [Sn(OH)3]- „Stannat(II)“ OH- OH- („Bleihydroxyd“ löst sich nur in starken konz. Basen) SnCl2: aus Sn + HCl PbX2: alle schwerlöslich SnS, PbS: schwerlöslich; SnS bildet keine Thiosalze! Malerfarben: PbCrO4= „Chromgelb“ PbCrO4.PbO = „Chromrot“ PbCO3.Pb(OH)2 = „Bleiweiß“

  14. Sn(IV) und Pb(IV)-Verbindungen SnO2: praktisch unlöslich durch Schmelzen (!) mit NaOH lösliche Stannate PbO2: starkes Oxidationsmittel beim Erhitzen: PbO2 PbO + ½ O2 Pb3O4:„Mennige“, leuchtend rot +II +IV eig. Pb2PbO4 („Blei(II)-plumbat(IV)“) beim Erhitzen an Luft (ca. 500°C): PbO Pb3O4 SnS2: bildet Thiosalze (Analytik!) SnS2 + Na2S  Na2SnS3

  15. Bleiakkumulator Laden: PbSO4 + 2 H+ + 2 e - ———> Pb + H2SO4 PbSO4 + 2 H2O ———> PbO2 + H2SO4 + 2 H + + 2 e - 2 PbSO4 + 2 H2O ———> Pb + PbO2 + 2 H2SO4 Entladen: Pb + H2SO4 ———> PbSO4 + 2 H + + 2 e - PbO2 + H2SO4 + 2 H + + 2 e - ———> PbSO4 + 2 H2O Pb + PbO2 + 2 H2SO4 ———> 2 PbSO4 + 2 H2O

More Related