AC2 (4.HG)
Prüfungsvorbereitung C, Si, etc
Prüfungsvorbereitung C, Si, etc
Anwendung von Kieselgel
v.a. im Labor zum Beispiel für chromatographische Stofftrennungen
Allgemeine Formel für Silcate
Mx [ SiOy ] (M = Metallkation) y > 2, x,y € Q
Summenformel für
- Insel-Silicate
- Ketten-Silicate
- Schichtsilicate
- Insel-Silicate : SiO44-
- Ketten-Silicate: SiO32-
- Schichtsilicate: Si2O52-
Zu welchem Silicat-Typ gehört Asbest?
Metallkation?
Chrysotil gehört zu den Schichtsilikaten
Mg3Si2O5(OH)4 -- Magnesium
Beispiel Gerüstsilciat
Kalifeldspat: K[AlSi3O8]
Was ist Quarzglas?
Herstellung aus kristllinem Quarz (SiO2) durch rasches Abkühlen der Schmelze
chemisch sehr widerstandsfähig
Was ist Fensterglas?
ungefähre Zusammensetzung: Na2Ca[Si6O14]
Aus Sand (SiO2) , Soda (Na2CO3) und Kalk (CaCO3)
Was sind Zelolithe?
kristalline Gerüstsilikate, die Alkali- oder Erdalkalimetallkatione enthalten und hydratisiert sind.
besitzen Hohlräume, in denen sich Wassermoleküle befinden, die durch eritzen entfernt werden könne, damit andere Moleküle darin Platz finden.
Größe und Form der Hohlräume haben Einfluss auf chemische Eigenschaften
Anwendungen von Zelolithe?
- Trocknen
- Ionentauscher
- Molekularsiebe
- Katalysatoren
Was sind Silicone?
chemisch und thermisch sehr beständige Kunststoffe
Wie werden die Vorläufersubstanzen von Silcone hergestellt?
Silicone werden aus Akylchlorsylanen hergerstellt.
Die Akylchlorsylane (RCl) werden wiederum aus Alkylhalogeniden und Si gewonnen
--> Rochow-Synthese: 6 RCl + 3 Si ---> RSiCl3 + R2SiCl2 + R3SiCl
Wie lassen sich die Eigenschaften der Silcone bei der Rochow-Synthese kontrollieren?
Durch das Mischungsverhältnis RSiCl3 / R2SiCl2 / R3SiCl
Wichtigstes natürliches Vorkommen von Blei
in PbS (Bleiglanz)
Wichtigste natürliches Vorkommen von Zinn?
in SnO2 (Zinnstein)
Übergang zwischen nichtmetallischer und metallischer Modifikation des Zinns erläutern
alpha-Zinn: Diamantstruktur, Nichtmetallcharakter , stabil bei < 13°C
beta-Zinn: metallisch (komplizierte Atompackung). stabil bei > 13°C
--> Umwandlung von beta in alpha infolge Lagerung bei tiefen Temperaturen (Bleipest)
Redoxeigenschaften Sn(II) und Sn(IV) Salze im Vergleich zu Pb(II) und Pb(IV) Salze
- Sn(II) und Sn(IV) Salze haben reduzierende Eigenschaften
- Pb(II) sind stabile als Pb(IV) Verbindungen, Pb(IV) sind starke Oxidationsmittel
4 Beispiel für schwerlösliche Pb(II)-Salze
PbCl4 (Bleichlorid), PbO2 (Bleioxid), PbI2 (Bleiiodid), PbSO4 (Bleisulfat)
Wichtigste Anwendung von Germanium
früher: wichtiger Halbleiter
heute: Glasfaserkabel, der Kern ist mit SiO2-GeO2 dotiert --> weitgehend verlustfrei Lichtleitung
Was ist Weißblech?
mit Zinn beschichtetes Stahlblech, dient dem Korrosionsschutz durch Versiegelung
Wichtigste Verwendung von Blei?
für Akkumulatoren (z.B. Autobatterie)
Was für Elemente gehören zur 4 Hauptgruppe?
Was für Elemente gehören zur 4 Hauptgruppe?
Natürliches Vorlommen von C (3 Bsp)
- Fossile Rohstoffe
- Carbonate (z.B Kalstein CaCO3)
- Graphit
- Diamant
- Kohlenstoffdioxid
Drei wichtigste Modifikationen von C
- Graphit
- Diamant
- Fullerene
Was ist Kohle?
verunreinigter Kohlenstoff (z.B Gaseinschlüsse)
Ausschnitt aus einer Graphitschicht zeichnen
C-Atom = Ecke, Schichtstruktur
Graphit: Was heßt Anisotropie der Leitähigkeit?
d.h die Leitfähigkeit ist ungleich in unterschiedlichen Richtungen:
- parallel zu den Schichten ist die Leitfähigkeit groß
- senkrecht zu den Schichten ist die Leitfähigkeit gering
Diamantstruktur
- jedes C ist tetraedrisch von 4 anderen C umgeben
- sp3-Hybridisierung --> sehr stabil
- alle C6 Ringe haben Sesselkonformation
Was ist bei Normalbedingungen thermodynamsich stabiler?
Graphit ODER Diamant
Graphit ist bei Normaldruck und T < 4000K die thermodynamisch stabile Modifikation des Kohlenstoff (Phasendiagrann)
Diamant kan naus Graphit durch Anwendung hoher Drücke gergestellt werden
Summenformel von Buckminsterfulleren
C60
Aus 5- und 6-Ecken (wie Fußball)
Struktur einer Kohlenstoff-Nanoröhre
zylinderförmig
zusammengerollte Graphitschicht mit Fullerenkappen
Anwendung von Kohlenstoff-Nanröhren
Mikroelektronik als halbleitende und metallisch leitfähige Varianten
Reaktion von C mit Sauerstoff und Fluor
(reaktionsträges Element)
- C + O2 --> CO2
- C + 2 F2 --> CF4
Was sind Graphit-Interkalationsverbindungen?
Zwischen die Graphen-Schichten im Graphit können Atome oder Moleküle eingelagert werden
z.B. Kalium C8K oder LIthium C6Li
Welche Graphit-Intercalationsverbindung ist im Lithium-IOnen-Akku enthalten?
C6Li
Beispiel für Carbid
- salzartiges
- kovalentes
- metallisches
- Al4C3
- SiC
- WC (Wolframcarbid)
Reaktion von Aluminium-Carbid mit Säure
Al4C3 + 12 H2O ---> 4 Al(OH)3 + 3 CH4
Wofür steht FCKW?
Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe
Umweltrelavanz und Anwendung von FCKW?
verursachen Abbau der Ozonchicht in der Stratosphäre (Fluor und Chorradikale werden durch UV erzeugt --> reagieren mit Ozon)
Verwendung als Kältemittel und Treibgas in Sprühdosen/Schaumstoffe
CO2-Gehalt in der Atmospähre?
0,04% in der Luft
-
- 1 / 64
-
Lernkarten
Was für Elemente gehören zur 4 Hauptgruppe?
Was für Elemente gehören zur 4 Hauptgruppe?
Natürliches Vorlommen von C (3 Bsp)
- Fossile Rohstoffe
- Carbonate (z.B Kalstein CaCO3)
- Graphit
- Diamant
- Kohlenstoffdioxid
Drei wichtigste Modifikationen von C
- Graphit
- Diamant
- Fullerene
Was ist Kohle?
verunreinigter Kohlenstoff (z.B Gaseinschlüsse)
Ausschnitt aus einer Graphitschicht zeichnen
C-Atom = Ecke, Schichtstruktur
Graphit: Was heßt Anisotropie der Leitähigkeit?
d.h die Leitfähigkeit ist ungleich in unterschiedlichen Richtungen:
- parallel zu den Schichten ist die Leitfähigkeit groß
- senkrecht zu den Schichten ist die Leitfähigkeit gering
Diamantstruktur
- jedes C ist tetraedrisch von 4 anderen C umgeben
- sp3-Hybridisierung --> sehr stabil
- alle C6 Ringe haben Sesselkonformation
Was ist bei Normalbedingungen thermodynamsich stabiler?
Graphit ODER Diamant
Graphit ist bei Normaldruck und T < 4000K die thermodynamisch stabile Modifikation des Kohlenstoff (Phasendiagrann)
Diamant kan naus Graphit durch Anwendung hoher Drücke gergestellt werden
Summenformel von Buckminsterfulleren
C60
Aus 5- und 6-Ecken (wie Fußball)
Struktur einer Kohlenstoff-Nanoröhre
zylinderförmig
zusammengerollte Graphitschicht mit Fullerenkappen
Anwendung von Kohlenstoff-Nanröhren
Mikroelektronik als halbleitende und metallisch leitfähige Varianten
Reaktion von C mit Sauerstoff und Fluor
(reaktionsträges Element)
- C + O2 --> CO2
- C + 2 F2 --> CF4
Was sind Graphit-Interkalationsverbindungen?
Zwischen die Graphen-Schichten im Graphit können Atome oder Moleküle eingelagert werden
z.B. Kalium C8K oder LIthium C6Li
Welche Graphit-Intercalationsverbindung ist im Lithium-IOnen-Akku enthalten?
C6Li
Beispiel für Carbid
- salzartiges
- kovalentes
- metallisches
- Al4C3
- SiC
- WC (Wolframcarbid)
Reaktion von Aluminium-Carbid mit Säure
Al4C3 + 12 H2O ---> 4 Al(OH)3 + 3 CH4
Wofür steht FCKW?
Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe
Umweltrelavanz und Anwendung von FCKW?
verursachen Abbau der Ozonchicht in der Stratosphäre (Fluor und Chorradikale werden durch UV erzeugt --> reagieren mit Ozon)
Verwendung als Kältemittel und Treibgas in Sprühdosen/Schaumstoffe
CO2-Gehalt in der Atmospähre?
0,04% in der Luft
Valenzformeln von CO
linear
Valenzformeln von CO2
linear
Treibhauseffekt
Sonnenlicht trifft auf Erde, IR wird reflektiert -> größer Molekühle (ab 3 Atome) absorbieren IR -> Erwärmung
z.B. H2O, CO2, N2O
Was passiert beim Lösen von CO2 in Wasser?
es entsteht Kohlensäure:
CO2 + H2O = H2CO3
Was sind Carbonate?
Salze und Ester der Kohlensäure (H2CO3)
CO32- Cabonat-Ion
Was sind Hydrogencarbonate?
Salze der Kohlensäure, die durch einfach Neutralisation entstehen:
HCO3-
Reaktion von Kalk mit Salzsäure (Gleichung)
CaCO3 + 2 HCl ---> CaCl2 + CO2 + H2O
Darstellung von CO
C + H2O --> CO + H2
Boudouard-Gleichgewicht
C + CO2 = 2 CO (Komproportionierung von C)
Worauf beruht Toxizität von CO?
CO bindet stärker an Hämoglobin als Sauerstoff (Fe-Koordination)
im tetrameren Hämoglobin blockiert ein gebundenes CO die Abgabe von drei gebundenen O2-Molekülen
Reaktionsgleichung Methanolsynthese aus CO
CO + 2 H2 = H3COH (Katalysator ZnO/Cr2O3)
Valenzformel von Blausäure
HCN linear
Blausäure:
- Säuresstärke
- technische Verwendung
schwache Säure
Verwendung für die Synthese von Acrylnitril und Acrylsäure welche zu Kunststoffen (Polyacryl) polymerisiert werden
Was ist Cyankali?
Salz der Blausäure, KCN (Kaliumcyanid)
--> sehr sark giftig da starke Bindung zu Eisen (Fe II oder Fe III) , dass heißt im Körper bindet es an eisenhaltige Enzyme und blockkiert diese (verhindert die Sauerstoff-Verbrennung)
Natürliches Vorkommen von Silicium
nicht elementar, nur in SiO2 und Silicaten (Salze und Ester der Kieselsäure Si(OH)4
Technische Darstellung von Rohsilicium (Reaktionsglg)
SiO2 (Sand) + 2C --> Si + 2CO bei 1800°C
(99% Reinheit)
Weiterverarbeitung zu Reinstsilicium (2 Reaktionsglg + 1 Verfahren für Einkristallherstellung)
Destillation, da Si ein Nichtmetall
- Si + 3 HCl --> HSiCl3 + H2
- HSiCl3 + H2 --> Si + 3 HCl (polykristallines Si)
Zonenschmelzverfahren -> Verunreinigungen im flüssigen Teil, da Defekte energetisch ungünstig
Wie ist die Reaktionsträgheit von elementarem Si zu erklären?
Passivierung durch eine haudünne SiO2- Schicht
Si + O2 --> SiO2
Auflösen von Si mit NaOH (Reaktionsglg)
Si + 2 OH- + 2 H2O --> H2SiO42- + 2 H2
(aber Si ist nicht säurelöslich)
Wieso ist SiH4 viel reaktiver als CH4?
Monosilan ist im Gegensatz zu Methan eine Lewis-Säure und lagert leicht teilchen mit freien Elektronenpaaren an. Auerdem sind die H-Atome negativ polarisiert.
--> Silane sind viel reaktiver als Alkane (explodieren an Luft)
