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Virginia Wenger
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Lernende 16 Lernende
Sprache Deutsch
Stufe Andere
Erstellt / Aktualisiert 16.09.2013 / 07.12.2020
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Van-der-Waals-Kräfte

  • wirken zwischen ALLEN Molekülarten.
  • sind die Folge asymmetrischen Elektronenverteilung, die in Atomen oder Molekülen druch die Bewegung der Elektronen temporär auftritt (momentane DIpole)
  • sind bei kleinen Molekülen schwächer als Dipol-DIpol-Kräfte und Wasserstoffbrücken.
  • sind umso stärker, je grösser die Molekülmasse bzw. Moleküloberfläche ist.
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Dipol-Dipol-Kräfte

  • Kräfte zwischen DIpol-Molekülen.
  • beruhen auf der gegenseitigen Anziegung der entgegengesetzt geladenen Pole.
  • Ihre Stärke ist von der Molekülgestalt und von der Polarität der Bindungen (EN-Unterschied) abhänging.
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Wasserstoffbrücken

  • elektrostatische Kräfte zwischen H-Atomen, die an F-, O- oder N-Atome gebunden sind, und den freien EP dieser Atome in benachbarten Molekülen.
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Molekülgeometrie

siehe Bild

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Molekulare Stoffe

  • Nichtmetalle 
  • Verbindungen von mehreren Nichtmetallen
  • weil ihre Moleküle durch relativ schwache zwischenmolekulare Kräft zusammengehalten werden, sind Vetreter mit kleinen Molekülen bei NB mehrheitlich gasförmig oder flüssig
  • leiten den elektrischen Strom nicht
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Hochmolekulare

  • Stoffe mit Makromolekülen
  • bei NB meist fest
  • viele zersetzen sich beim erwärmen
  • Naturstoffe (EW, Nucleinsäuren)
  • Kunststoffe (PE,PVC, PET...)
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Molekülgitter

Die meisten molekularen Stoffe bilden im festen Zustand ein Molekülgitter. Die GItterbausteine sind Moleküle, die Gitterkräfte zwischenmolekulare Kräfte.

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Atomgitter

Im Atomgitter sind alle Atome durch kovalente Verbindungen zu einem Riesenmolekül gebunden.

Stoffe mit Atomgitter (Diamant, Quarz) sind darum extrem hart und besitzen hohe Smt.

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Modifikation

Eigenschaften eines Stoffs sind nicht nur von der Art der Teilchen abhängig, sondern auch von deren Anordnung und den Kräften zwischen ihnen. Darum können sich aus einer Art von Teilchen verschiedenartige Modifikationen bildnen. (z.B. Diamant vs. Grafit)

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Nichtmetalle & ihre Bausteine

  • NM sind Elemente mit vier oder mehr Valenzelektronen
  • sie haben eine hohe Rumpfladung und entsprechend grosse Ionisierungsenergien und Elektronegativitäten
  • siehe BIld Buch S. 78 503
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Aggregatzustand NM

Die meisten NM sind bei NB gasförmig, Brom ist flüssig,P, I, S, C sind fest.

Innerhalb der Gruppe nimmt die Siedetemperatur mit steigender Molekülmasse zu, weil die VdW-Kräft zunehmen.

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Molekülbau NM

DIe gasförmigen NM (ausser Edelgase) & Brom & Iod bestehen aus zweiatomigen Molekülen:

H2, F2, Cl2, Br2, I2, O2, N2

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Reaktivität NM

  • ist abhängig von der EN und von der Energie, die aufgewendet werden muss, um die Moleküle in Radikale zu spalten.
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EN NM

Die EN nimmt in der Gruppe nach oben (sinkender Radius) ab und in der Periode nach rechts (steigende Rumpfladung) zu.

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Wasserstoff H

  • brennbares, farb- und geruchloses Gas.
  • steht im Periodensystem in der ersten Gruppe, weil seine Atome nur ein Valenzelektron besitzen.
  • seine physikalischen & mehrzahl der chem. Eigenschaften wiesen ihn aber als Nichtmetall aus.
  • H-Atome bilden mit anderen NM die kleinste EN und die geringste Dichte.
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Kohlenstoff C

  • mehrere Modifikationen bekannt (Diamant, Grafit, Fullerne)
  • unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, weil C-Atome verschieden angeordnet und gebunden sind.
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Diamant

  • sehr hart
  • durchsichtig
  • nicht leitend
  • C-Atome bilden Atomgitter, in dem jedes Atom an vier tetraedrisch angeordnete Nachbaratome gebunden ist.
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Grafit

  • schwarz glänzend
  • elektrische leitend
  • Modifikation des C
  • blättrig, splaltbar & relativ weiche Kristalle
  • Gitter aufgebaut aus Ebenen, die lediglich durch VdW-Kräft zusammengehalten werden. Die Ebenen bestehen aus zusammenhängenden Sechsecken, in denen jedes C-Atom mit drei Bindungspartnern durch je ein gemeinsames EP gebunden ist. Das 4. atom ist delokalisiert, es bewegt sich in der ganzen Ebene. Bindungend der Ebene sind kürzer und stärker als Einfachbindungen. Die delokalisierten Elektroen ermöglichen die Stromleitung.
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Fullerne

  • bestehen auch einer definierten Anzahl C-Atomen, die eine aus Fünf- und Sechsecken zusammengesetzte Kugelschale bilden.
  • Moleküle sind sehr stabil (delok. Elekroenn stärken die Bindungen)
  • VdW-Kräfte sind relativ schwach.
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Stickstoff

  • farbloses, geruchloses Gas
  • ca. 80 Vol. % in der Luft
  • hohe EN, aber reaktionsträge, weil zur Spaltung der Dreifachbindung im NMolekül relativ viel Aktivierungsenergie erforderlich ist.
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Phosphor

  • mehrere Modifikationen bekannt
  • wiesses Phosphor ist sehr reaktionsfreundig & entzündet sich z.B. an der Luft schon bei NB.
  • Es besteht aus P4- Molekülen, die als Folge des kleine Bindungswinkels (60Grad) unstabil sind.
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Schwefel S

  • gelber Feststoffe, der in der Natur elementar vorkommt.
  • 2 kristalline Modifikationenaus S8-RIngen, unterscheiden sich nur in der Anordnung der Moleküle im Molekülgitter
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Sauerstoff O2

  • 2 untersch. Modifikationen (O2 & O3)
  • Oist druch Doppelbindung im Molekül so reaktionsträge, dass er in der Luft elementar vorkommt (21 Vol.%)
  • O Atome sind aber so reaktionsfrudig (hohe EN), dass Sauerstoff nach Aktivierung mit vielen Stoffen reagiert. (--> exotherme Reaktionen oft mit Licht)
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Ozon O3

  • reaktionsfreudiger als Oweil es schon bei NB in einO-Atom und O2 zerfallen kann.
  • giftig für Lebenwesen (Abgase + Sonne)
  • schützt als Betandteil der Stratosphäre vor kurzwelligen UV-Strahlen der Sonne. 
  • Ozonbildung im Sommersmog & Abbau der Ozonschicht als Folge der Freisetzung von FCKW & and. Ozonkillern gefährdet das Leben auf der Erde.
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Halogene

  • bilden die 7. Hauptgruppe des PSE
  • reationsfreudige NM, weil sie ihre einfach gebundenen, zweiatomigen Moleküle relativ leich in Radikale spalten lassen.
  • Kommen in der Natur nicht elementar vor
  • v.a. Fluor & Chlor (hohe EN) reagieren heftig mitvielen Elementen und Verbindungen.
  • Sdt nimmt mit der Molekülmasse zu (Brom liq., Iod fest)
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Edelgase

  • einzige gasförmige NM, deren Bausteine Atome sind.
  • inert, weil Atome Edelgaskonfiguration haben.
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Reaktionen von Nichtmetallen

  • Moleküle müssen druch Zufuhr der entsprechenden Bindungsenergie in Atome gespalten werden.
  • Atome der beiden Elemente verbinden sich dann durch die Bildung gemeinsamer EP zu Molekülen, wobei die ensprechenden Bindungsenergien frei werden.
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Energieumsatz

Da die Bindungen in den Produkt-Molekülen meist polar sind, wird in ihrer Bindung meist mehr Energie frei, als zur Trennung der unpolaren Bindungen in den Element-Molekülen aufgewendetmuss. Die Synthese der meisten molekularen Verbindungen verläuft darum exotherm.

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Wasser

  • wichtigste molekulare Verbindung aug der Erde
  • spielt in den Lebewesen und in der unbelebten natur eine zentrale Rolle als Lösungs- und Transportmittel und ist an vielen Reaktionen beteiligt.
  • Synthese von Wasser durch Verbrennung von Wasserstoff verläuft stark exotherm (unpolar -> polar)
  • hat relativ hohe Sdt & Smt, hohe Verdampfungswärme, grosse Oberflächenspannung --> Folgen der Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen.
  • Fähigkeit Salze zu lösen --> Dipol Charakter
  • Dichte erreicht bei 4 Grad das Maximum, Eis geringere Dicht als flüssiges Wasser (Molekülgitter des Eise so angeordnet das Abstände grösser sind als im flüssigen Wasser)
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Kohlenstoffdioxid

  • C mit je einer Doppelbindung zu O
  • Bindungen polar (kein Dipol da linear)
  • zwischen Molekülen wirken nur VdW Kräfte (Gas)
  • entsteht bei der Reaktion org. Verbindungen mit O (Verbrennung, langsame Oxidation Lbw, Fotosynthese)
  • Verbrennung fossiler Brennstoffe --> COGehalt der Luft steigt --> Treibhauseffekt --> Klimaveränderungen