Post on 18-Sep-2018
27.10.2013
1
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung 1
Kochsalz-Kristalle (Halit)
9. Salze
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Metallische Stoffe (Gitter)
- Metalle
- Legierungen
(- Cluster)
Salzartige Stoffe (Gitter)
- Salze
Wichtige Stoffgruppen
Metall – Metall:
Metall – Nichtmetall:
Halbmetallverbindungen: Gitter (metallische Stoffe) und Moleküle
Atomverband Stoffgruppe
Nichtmetall – Nichtmetall: Flüchtige Stoffe (Moleküle)
Diamantartige Stoffe (Gitter)
Hochmolekulare Stoffe
9. Salze
2
27.10.2013
2
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Reagieren Metalle mit Nichtmetallen, entstehen meist salzartige Stoffe
Natrium (Na, Metall) reagiert sehr heftig mit Chlorgas (Cl2, Nichtmetall).
Es entsteht Kochsalz (siehe Abb. 13, S.142)
Zink (Zn, Metall) reagiert exotherm mit Schwefel (S, Nichtmetall).
Es entsteht ein sprödes weisses Pulver Zinksulfid
Experimente: Metalle reagieren mit Nichtmetallen
9. Salze
3
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Reagieren Metalle mit Nichtmetallen, entstehen meist salzartige Stoffe
Magnesium verbrennt hell leuchtend:
Aus Magnesium und Sauerstoff entsteht ein weisses Pulver:
Magnesiumoxid
Experimente: Metalle reagieren mit Nichtmetallen
9. Salze
4
27.10.2013
3
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Salze sind Ionenverbindungen:
- Bei der Reaktion geben die Metallatome ihre Valenzelektronen voll-
ständig ab. Sie bilden positiv geladene Atome
- Bei der Reaktion nehmen die Nichtmetallatome Elektronen auf und
ergänzen ihre Valenzschale auf 8 Elektronen Sie bilden negativ
geladene Atome
Nichtmetallatome bilden
negativ geladene Ionen (Anionen)
Metallatome bilden
positiv geladene Ionen (Kationen) Na • Na +
- 1 e-
+ 1 e-
Cl • Cl -
+
-
9. Salze
5
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Salze
Salze bestehen aus positiv und negativ geladenen Teilchen, den Ionen.
Sie werden zusammengehalten durch starke anziehende Kräfte zwischen den
Ionen.
Kationen: positiv geladene Ionen
Anionen: negativ geladene Ionen
9. Salze
6
27.10.2013
4
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
9. Salze
7
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Ionenbindung – Ionengitter (Buch S. 144-145)
Die unterschiedlich geladenen Ionen ziehen
sich an. Dabei bildet sich eine regelmässige
Gitterstruktur.
Salze bilden häufig Kristalle, bei denen die regelmässige Form diese
Gitteranordnung wiederspiegelt.
9. Salze
8
27.10.2013
5
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Edelgasregel (auch Oktett-/Dublett-Regel)
Atome der Hauptgruppenelemente sind bestrebt, durch Aufnahme
oder Abgabe von Elektronen vollständig gefüllte (Valenz-) Schalen zu
erreichen.
1. Schale (K-Schale) voll mit 2 Elektronen (Dublett)
Ab 2. Schale voll mit 8 Elektronen (Oktett)
9. Salze
9
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Edelgasregel (auch Oktett-/Dublett-Regel)
Atome der Hauptgruppenelemente sind bestrebt, durch Aufnahme
oder Abgabe von Elektronen vollständig gefüllte (Valenz-) Schalen zu
erreichen.
1. Schale (K-Schale) voll mit 2 Elektronen (Dublett)
Ab 2. Schale voll mit 8 Elektronen (Oktett)
Aufgabe (mit PSE)
Welche Ionen entstehen aus folgenden Elementen:
Calcium, Fluor, Kalium, Aluminium, Sauerstoff, Xenon, Stickstoff
Beispiel: Na • Na +
9. Salze
10
27.10.2013
6
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Ionenbindung – Ionengitter (Buch S. 144-145)
Die unterschiedlich geladenen Ionen
ziehen sich an. Dabei bildet sich eine
regelmässige Gitterstruktur.
9. Salze
Gitterenergie (Buch Seiten 147-148)
Die Bildung des Ionen-Gitters ist ein exothermer Prozess:
Energie wird an die Umgebung abgegeben.
Beispiel: Verbrennung von Magnesium zu Magnesiumoxid.
Die gleiche Energiemenge muss aufgewendet werden, um die
Ionen wieder vollständig aus einem Gitter zu lösen:
die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Ionen
müssen überwunden werden.
11
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Coulomb – Gesetz:
Die anziehende / abstossende Kraft F zwischen 2
geladenen Teilchen mit den Ladungen q1 und q2 im
Abstand r (Buch Seite 88):
9. Salze
Charles Augustin
de Coulomb
1736 -1806
Ungleich geladene Teilchen ziehen sich an,
gleich geladene Teilchen stossen sich ab.
12
27.10.2013
7
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Je grösser die Ladung der Ionen, desto grösser die Gitterenergie
(stärkere Anziehungskräfte gemäss Coulomb-Gesetz).
9. Salze
13
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Je grösser die Ladung, desto grösser die Gitterenergie
Je grösser die Ionen, desto kleiner die Gitterenergie
9. Salze
14
27.10.2013
8
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Salze
Formeln und Namen von Molekül-Ionen
NO3- Nitrat-Ion
SO42- Sulfat-Ion
PO43- Phosphat-Ion
CO32- Carbonat-Ion
HCO3- Hydrogencarbonat-Ion
OH- Hydroxid-Ion
15
9. Salze
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Bezeichnungen von Ionen
Buch Seite 150
9. Salze
16
27.10.2013
9
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Buch Seite 148
9. Salze
17
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Das Lösen von Salzen
Buch Seite 151
9. Salze
18
27.10.2013
10
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
9. Salze
19
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
9. Salze
20
Löslichkeit von Salzen
Faustregel:
Wenn beide Ionen eine Ladung von 2 oder mehr haben, ist das Salz unlöslich.
Beispiele von unlöslichen Salzen:
MgO Mg2+ O2- Magnesiumoxid Kreide, «Magnesia» im Turnen
Fe2O3 Fe3+ O2- Eisen(III)-oxid Bestandteil von Rost
CaCO3 Ca2+ CO3
2- Calciumcarbonat Kalk
Ausnahmen
AgCl Silberchlorid weiss
AgI Silberiodid gelblich
Für den Nachweis von Chlorid- und Iodid-Ionen wird Silbernitrat-Lösung zugegeben.
27.10.2013
11
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Aufgabe Ergänzen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen
K + S K+ + S2- K S Kaliumsulfid
Mg + O Mg2+ + O2- MgO Magnesiumoxid
Al + O Al3+ + O2- Al O Aluminiumoxid
Ca + P Ca2+ + P3- Ca P Calciumphosphid
Ge + O Ge4+ + O2- GeO Germaniumoxid
Na + N Na+ + N3- Na N Natriumnitrid
9. Salze
21
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Lösungen
2 K + S 2 K+ + S2- K2S Kaliumsulfid
Mg + O Mg2+ + O2- MgO Magnesiumoxid
2 Al + 3 O 2 Al3+ + 3 O2- Al2O3
Aluminiumoxid
3 Ca + 2 P 3 Ca2+ + 2 P3- Ca3P2
Calciumphosphid
Ge + 2 O Ge4+ + 2 O2- GeO2
Germaniumoxid
3 Na + N 3 Na+ + N3- Na3N Natriumnitrid
9. Salze
22
27.10.2013
12
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Zusatzaufgabe
FeCl2 Fe Cl- Eisen chlorid
FeCl3 Fe Cl- Eisen chlorid
Cr2O3 Cr O Chrom oxid
Cu2S Cu S Kupfer sulfid
CuS Cu S Kupfer sulfid
Aus welchen Ionen besteht:
9. Salze
23
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Lösungen zur Zusatzaufgabe
FeCl2 Fe2+ 2 Cl- Eisen(II)-chlorid
FeCl3 Fe3+ 3 Cl- Eisen(III)-chlorid
Cr2O3 2 Cr3+ 3 O2- Chrom(III)-oxid
Cu2S 2 Cu+ S2- Kupfer(I)-sulfid
CuS Cu2+ S2- Kupfer(II)-sulfid
9. Salze
24
27.10.2013
13
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
9. Salze
25
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Atom- und Ionenradien
Metalle Nichtmetalle
Li Li+
Na Na+
F– F
Cl
Be2+ Be
Cl–
O O2–
Atom Kation Anion Atom
9. Salze
26
27.10.2013
14
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
NaCl-Typ
• energetisch günstig
• schwache Abstossung
zwischen Anionen
• starke Anziehung zwischen
Anionen und Kationen
• Grenzfall
• Abstossung zwischen
Anionen
• Anziehung zwischen
Anionen und Kationen
• energetisch ungünstig
• starke Abstossung
zwischen Anionen
• schwache Anziehung
zwischen Anionen und
Kationen
9. Salze
27
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Salzgitter
Koordinationszahl 8
CsCl-Typ
Koordinationszahl
6
NaCl-Typ
Koordinationszahl
4
ZnS-Typ
K
A
r0.73
rK
A
r0.41
r
9. Salze
28
27.10.2013
15
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Salze sind spröde
Schlag
9. Salze
29
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Salze haben einen hohen Schmelzpunkt
Wärmezufuhr
Die Ionen haben die
Gitterkräfte überwunden
9. Salze
27.10.2013 ScW 30
27.10.2013
16
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Elektrolyse
31
Salze lassen sich in ihre Elemente aufspalten, wenn die Elektronenübertragung
durch Anlegen eines elektrischen Stroms rückgängig gemacht wird.
Die Aufspaltung einer chemischen Verbindung mit einem elektrischen Strom
heisst Elektrolyse.
9. Salze
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Elektrolyse
Buch Seite 141
9. Salze
32
27.10.2013
17
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Elektrolyse einer CuCl2-Lösung
Cu2+ (aq)
Cu(s)
Cu2+ (aq) 2 Cl– (aq)
9. Salze
33
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Elektrode
NaCl-Schmelze
(> 801 °C)
Metalldraht
–Pol
+Pol
e– e–
gibt ein e– ab nimmt ein e– auf
9. Salze
34
Elektrolyse von geschmolzenem Kochsalz
27.10.2013
18
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Elektrolyse
Salze lassen sich in ihre Elemente aufspalten, wenn die Elektronenübertragung
durch Anlegen eines elektrischen Stroms rückgängig gemacht wird.
Die Aufspaltung einer chemischen Verbindung mit einem elektrischen Strom
heisst Elektrolyse.
Downs Zelle
9. Salze
35
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Nichtmetalle: 2-atomige Moleküle
9. Salze
27.10.2013 ScW 36
Folgende Nichtmetalle kommen als 2-atomige Moleküle vor:
H2, N2, O2
und alle Halogene: F2, Cl2, Br2, I2
27.10.2013
19
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
Animationen
Auflösen von Salz in Wasser
http://www.rpschmitz.homepage.t-online.de/bilder/loesung_salz_wasser.swf
Elektrolyse von CuCl2
http://www.ltam.lu/chimie/Elektrolysesalz.html
Ionenbindung und Elektron
http://www.youtube.com/watch?v=QqjcCvzWwww&feature=related
9. Salze
37
Links
http://de.wikipedia.org/wiki/Salze
http://www.seilnacht.com/Lexikon/Salze.htm
Wissenschaft Kultur Kreativität | Bildung
38
9. Salze
Impressum
Präsentation von Dr. Walter Schär
Basierend auf Unterlagen von
Dr. Stefan Dolder
Dr. Susanna Stieger
Thomas Seilnacht
Buch «Elemente», Klett-Verlag
Grundlagenfach Chemie Tertia 2013/2014