Persönliche Angaben - chemieunterricht.ch · - Bei der Reaktion nehmen die Nichtmetallatome Elektronen auf und ergänzen ihre Valenzschale auf 8 Elektronen Sie bilden negativ geladene

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


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


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


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


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


9. Salze

7


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


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


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


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


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


Je grösser die Ladung der Ionen, desto grösser die Gitterenergie

(stärkere Anziehungskräfte gemäss Coulomb-Gesetz).

9. Salze

13


Je grösser die Ladung, desto grösser die Gitterenergie

Je grösser die Ionen, desto kleiner die Gitterenergie

9. Salze

14

27.10.2013

8


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


Bezeichnungen von Ionen

Buch Seite 150

9. Salze

16

27.10.2013

9


Buch Seite 148

9. Salze

17


Das Lösen von Salzen

Buch Seite 151

9. Salze

18

27.10.2013

10


9. Salze

19


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


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


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


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


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


9. Salze

25


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


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


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


Salze sind spröde

Schlag

9. Salze

29


Salze haben einen hohen Schmelzpunkt

Wärmezufuhr

Die Ionen haben die

Gitterkräfte überwunden

9. Salze

27.10.2013 ScW 30

27.10.2013

16


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


Elektrolyse

Buch Seite 141

9. Salze

32

27.10.2013

17


Elektrolyse einer CuCl2-Lösung

Cu2+ (aq)

Cu(s)

Cu2+ (aq) 2 Cl– (aq)

9. Salze

33


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


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


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

http://www.chemgapedia.de/vsengine/supplement/Vlu/vsc/de/ch/16/ac/elemente/vlu/11a.vlu/Page/vsc/de/ch/16/ac/elemente/alkalimetalle/natrium/gewinnung1.vscml/Fragment/b0f20a7e507887dc265d143a97d7b031-64.html

27.10.2013

19


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


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















Documents

Persönliche Angaben - chemieunterricht.ch · - Bei der Reaktion nehmen die Nichtmetallatome Elektronen auf und ergänzen ihre Valenzschale auf 8 Elektronen Sie bilden negativ geladene