AC2 (3.HG)
Prüfungsvorbereitung (B, Al etc)
Prüfungsvorbereitung (B, Al etc)
Wie kommt Bor in der Natur vor (nur die Verbindungsklasse) ?
Sauerstoffverbindungen (z.B. Borax)
Darstellung von hochreinem Bor (Reaktionsglg)
2BCl3 + 3 H2 --> 2 B + 6 HCl
Wie heißt das Polyeder, das elementare Bor aufbaut und was wie vielen Bor-Atomen besteht es?
kovalent verknüpfte B12 Ikosaeder (20 Flächen, 12 Ecken)
Wie kann Bor (3 Valenzelektronen) in kovalenten Verbindugne ein Elektronenoktett erreichen?
- Ausbildung von p_pi - p_pi Bindungen (4 Formen, Achtung, Oktettregel nicht immer erfüllt)
- Ausbildung von Zweielektronen-Dreizentren-Bindungen
- Adduktbildung mit Lewis-Basen (Intermolekularer Valenzausgleich)
Einfachste Borwasserstoffverbindung? (Borane)
Diboran B2H6
(BH3 erfüllt die Oktettregel nicht)
Darstellung von Diboran (Reaktionsglg)
2 BF3 + 6 NaH ---> B2H6 + 6 NaF
Beispiel für höheres stabiles Boran?
bei Erhitzen von Diboran entsteht B4H10
Summenformeln von Natriumborhydrid und Lithiumaluminiumhydrid
NaBH4 und LiAlH4
Säurewirkung der Borsäure
schwache Säure, gibt aber nicht selbst Protonen ab, sonder lagert als Lewis-Säure H2O an
B(OH)3 + 2 H2O = [B(OH)4]- + H3O+
Warum setzt man zur Titration von Borsäure Diole zu?
Titration von Borsäure wird durch Bildung von Oligoboraten im Alkalischen gestört
--> Zusatz von Diolen (Glykol, Mannit) die den Umschlagpunkt in den sauren Bereich verschieben
Was entsteht beimErhitzen von Borsäure?
Bortrioxid
(2 H3BO3 ---> B2O3 + H2O)
Darstellung von Borsäuretrimethylester
B(OH)3 + 3 MeOH --> B(OMe)3 + 3 H2O
Me = CH3
Was sind Borcarbide?
Verbindungen zwischen Bor und Kohlenstoff
z.B. B13C2 außerordentlich hartes Material
Welche Elemente gehören zur 3.HG?
Valenzformel Boronat-Ion?
BH4-
tetraedrisch
Valenzformel der Borsäure
H3BO3 oder B(OH)3
Ausschnitt aus Borsäure-Schicht
Schichtstruktur, Verknüpfung der B(OH)3 Moleküle über Wasserstoff-Brücken
Formel des Perborat-Anion
B(OH)4O42-
setzt beim Waschen H2O2 frei --> Bleimittel
Valenzformel von BF3 und BCl3
BCl3 trigonal planar (BF3 analog)
Struktur der beiden wichtisten Bornitrid Formen beschreiben können
- diamantartige BN-Modifikation ( B tetraedrisch von 4 N umgeben)
- graphitartige BN-Modifikation (Sechsecke)
Was ist Bauxit?
Hauptbestanfteil Al(O)OH
Wichtigste Verwendung von Aluminium?
leichtes Metall für Fahrzeugbau, Flugzeugbau, etc
Technische Darstellung von Al mit folgenden Teilschritten
- Abtrennung des im Bauxit enthaltenen Eisenoxid?
- Ausfällen von Al(OH)3
- Umsetzung zu Al3O3
- Elektrolyse
Bayer-Verfahren
- Abtrennung des im Bauxit enthaltenen Eisenoxid
AlO(OH) + Fe2O3 ---> NaAl(OH)4 + Fe2O3 - Ausfällen von Al(OH)3 durch Verdünnen mit Wasser
NaAl(OH)4 --> Al(OH)3 + NaOH - Umsetzung zu Al3O3 durch Erhitzen
2 Al(OH)3 ---> Al2O3 + 3 H2O - Elektrolyse
Al2O3 ---> 2 Al + 3/2 O2
Was wird bei der Elektrolyse dem Al2O3 zugesetzt und warum?
Eutektikum (10% Al2O3 und 90% Na3[AlF6]) damit die Schmelztemperatur gesenkt wird und die Elktrolyse bei niedrigerer Temperatur abläuft
Redoxgleichung der Schmelzfluss-Elektrolyse bei Aluminium-Gewinnung
Schmelze: Al2O3 = 2 Al3+ + 3 O2-
- Kathode: 2 Al3+ + 6e- ---> 2 Al
- Anode: 3 O2- ---> 3/2 O2 + 6 e-
Rolle des Elektrodenmaterials (Anode) bei Schmelzflusselektrolyse?
Anode besteht aus Kohle-Blöcke (zersetzen sich)
Es entsteht Sauerstoff, der mit C zu CO2 weiterreagiert.
Auflösen von Al in
- verdünnter Salzsäure
- verdünnter Natronlauge
???
- 2 Al + 6 HCl ---> 2 AlCl3 + 3 H2
- 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O --.> 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
Wieso löst sich Al nicht in konzentrierter HNO3 auf?
Es bildet sich eine Oxidschciht durch Luftsauerstoff, die die Reaktion verhindert
Was ist Korund?
alpha- Al2O3
häufig vorkommendes Mineral
Woraus bestehen die Edelsteine Rubin und Saphir?
- Rubin: Korund mit Cr-Verunreinigung
- Saphir: Korund mit Ti-Verunreinigung (blau) oder mit Fe-Verunreinigung (gelb)
Struktur von gasförmigen, flüssigem und festem AlCl3 beschreiben
- gasförmig: Monomer
- flüssig: Dimer
- Fest: Salzstuktur (Al-Ionen in Oktaederlücken)
Moderne Anwendung von Gallium?
- Galilium-Arsenid Halbleiter für elektronische Hochleistungs-Bauteile
- Material für Galliumnitrid, für LEDs
Wichtigste Anwendung von Indium
Transparentes Material, das als Elektrode in LCD-Bildschirmen oder im Touchscreen von Smartphones verwendet wird (ITO)
Wieso reagiert eine wäßrige AlCl3-Lösung sauer?
Al3+ sind starke Lewis-Säuren (Verbindung mit unvollständigem Elektronenoktett)
Frühere Verwendung von Thalliumsulfat?
als Rattengift
Redoxeigenschaften Thallium Tl(I)/Tl(III)
Stabilität der Oxidationsstufe +III nimmt zum Thallium ab
Thallium bildet bevorzugt Tl(I) Salze
(Tl-Salze sind stark giftig, da hohe Affinität zu Schwefel in Enzymen)
Vergleich Säure-Base-Verhalten der Elementhydroxide (von Bor bis Thallium)
Der saure Charakter der Element-Hydroxide nimmt vom Bor zum Thallium hin ab:
- B(OH)3 ist eine Säure
- Al(OH)3 und Ga(OH)3 amphoter
- TlOH starke Base
-
- 1 / 37
-
Lernkarten
Wie kommt Bor in der Natur vor (nur die Verbindungsklasse) ?
Sauerstoffverbindungen (z.B. Borax)
Darstellung von hochreinem Bor (Reaktionsglg)
2BCl3 + 3 H2 --> 2 B + 6 HCl
Wie heißt das Polyeder, das elementare Bor aufbaut und was wie vielen Bor-Atomen besteht es?
kovalent verknüpfte B12 Ikosaeder (20 Flächen, 12 Ecken)
Wie kann Bor (3 Valenzelektronen) in kovalenten Verbindugne ein Elektronenoktett erreichen?
- Ausbildung von p_pi - p_pi Bindungen (4 Formen, Achtung, Oktettregel nicht immer erfüllt)
- Ausbildung von Zweielektronen-Dreizentren-Bindungen
- Adduktbildung mit Lewis-Basen (Intermolekularer Valenzausgleich)
Einfachste Borwasserstoffverbindung? (Borane)
Diboran B2H6
(BH3 erfüllt die Oktettregel nicht)
Darstellung von Diboran (Reaktionsglg)
2 BF3 + 6 NaH ---> B2H6 + 6 NaF
Beispiel für höheres stabiles Boran?
bei Erhitzen von Diboran entsteht B4H10
Summenformeln von Natriumborhydrid und Lithiumaluminiumhydrid
NaBH4 und LiAlH4
Säurewirkung der Borsäure
schwache Säure, gibt aber nicht selbst Protonen ab, sonder lagert als Lewis-Säure H2O an
B(OH)3 + 2 H2O = [B(OH)4]- + H3O+
Warum setzt man zur Titration von Borsäure Diole zu?
Titration von Borsäure wird durch Bildung von Oligoboraten im Alkalischen gestört
--> Zusatz von Diolen (Glykol, Mannit) die den Umschlagpunkt in den sauren Bereich verschieben
Was entsteht beimErhitzen von Borsäure?
Bortrioxid
(2 H3BO3 ---> B2O3 + H2O)
Darstellung von Borsäuretrimethylester
B(OH)3 + 3 MeOH --> B(OMe)3 + 3 H2O
Me = CH3
Was sind Borcarbide?
Verbindungen zwischen Bor und Kohlenstoff
z.B. B13C2 außerordentlich hartes Material
Welche Elemente gehören zur 3.HG?
Valenzformel Boronat-Ion?
BH4-
tetraedrisch
Valenzformel der Borsäure
H3BO3 oder B(OH)3
Ausschnitt aus Borsäure-Schicht
Schichtstruktur, Verknüpfung der B(OH)3 Moleküle über Wasserstoff-Brücken
Formel des Perborat-Anion
B(OH)4O42-
setzt beim Waschen H2O2 frei --> Bleimittel
Valenzformel von BF3 und BCl3
BCl3 trigonal planar (BF3 analog)
Struktur der beiden wichtisten Bornitrid Formen beschreiben können
- diamantartige BN-Modifikation ( B tetraedrisch von 4 N umgeben)
- graphitartige BN-Modifikation (Sechsecke)
Was ist Bauxit?
Hauptbestanfteil Al(O)OH
Wichtigste Verwendung von Aluminium?
leichtes Metall für Fahrzeugbau, Flugzeugbau, etc
Technische Darstellung von Al mit folgenden Teilschritten
- Abtrennung des im Bauxit enthaltenen Eisenoxid?
- Ausfällen von Al(OH)3
- Umsetzung zu Al3O3
- Elektrolyse
Bayer-Verfahren
- Abtrennung des im Bauxit enthaltenen Eisenoxid
AlO(OH) + Fe2O3 ---> NaAl(OH)4 + Fe2O3 - Ausfällen von Al(OH)3 durch Verdünnen mit Wasser
NaAl(OH)4 --> Al(OH)3 + NaOH - Umsetzung zu Al3O3 durch Erhitzen
2 Al(OH)3 ---> Al2O3 + 3 H2O - Elektrolyse
Al2O3 ---> 2 Al + 3/2 O2
Was wird bei der Elektrolyse dem Al2O3 zugesetzt und warum?
Eutektikum (10% Al2O3 und 90% Na3[AlF6]) damit die Schmelztemperatur gesenkt wird und die Elktrolyse bei niedrigerer Temperatur abläuft
Redoxgleichung der Schmelzfluss-Elektrolyse bei Aluminium-Gewinnung
Schmelze: Al2O3 = 2 Al3+ + 3 O2-
- Kathode: 2 Al3+ + 6e- ---> 2 Al
- Anode: 3 O2- ---> 3/2 O2 + 6 e-
Rolle des Elektrodenmaterials (Anode) bei Schmelzflusselektrolyse?
Anode besteht aus Kohle-Blöcke (zersetzen sich)
Es entsteht Sauerstoff, der mit C zu CO2 weiterreagiert.
Auflösen von Al in
- verdünnter Salzsäure
- verdünnter Natronlauge
???
- 2 Al + 6 HCl ---> 2 AlCl3 + 3 H2
- 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O --.> 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
Wieso löst sich Al nicht in konzentrierter HNO3 auf?
Es bildet sich eine Oxidschciht durch Luftsauerstoff, die die Reaktion verhindert
Was ist Korund?
alpha- Al2O3
häufig vorkommendes Mineral
Woraus bestehen die Edelsteine Rubin und Saphir?
- Rubin: Korund mit Cr-Verunreinigung
- Saphir: Korund mit Ti-Verunreinigung (blau) oder mit Fe-Verunreinigung (gelb)
Struktur von gasförmigen, flüssigem und festem AlCl3 beschreiben
- gasförmig: Monomer
- flüssig: Dimer
- Fest: Salzstuktur (Al-Ionen in Oktaederlücken)
Moderne Anwendung von Gallium?
- Galilium-Arsenid Halbleiter für elektronische Hochleistungs-Bauteile
- Material für Galliumnitrid, für LEDs
Wichtigste Anwendung von Indium
Transparentes Material, das als Elektrode in LCD-Bildschirmen oder im Touchscreen von Smartphones verwendet wird (ITO)
Wieso reagiert eine wäßrige AlCl3-Lösung sauer?
Al3+ sind starke Lewis-Säuren (Verbindung mit unvollständigem Elektronenoktett)
Frühere Verwendung von Thalliumsulfat?
als Rattengift
Redoxeigenschaften Thallium Tl(I)/Tl(III)
Stabilität der Oxidationsstufe +III nimmt zum Thallium ab
Thallium bildet bevorzugt Tl(I) Salze
(Tl-Salze sind stark giftig, da hohe Affinität zu Schwefel in Enzymen)
Vergleich Säure-Base-Verhalten der Elementhydroxide (von Bor bis Thallium)
Der saure Charakter der Element-Hydroxide nimmt vom Bor zum Thallium hin ab:
- B(OH)3 ist eine Säure
- Al(OH)3 und Ga(OH)3 amphoter
- TlOH starke Base
