NT S 100

Kapitel 11

Kapitel 11


Kartei Details

Karten 26
Sprache Deutsch
Kategorie Chemie
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 22.02.2013 / 17.06.2020
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Metall - Atome --> Metall - Ionen

  • Können ihre Aussenelektronen leicht abgeben --> positiv geladene Metall-Ionen
  • Umgeben von ungeordnet bewegenden Aussenelektronen

Beschreibe den Aufbau eines Metallgitters

Im Metallgitter wirken Anziehungskräfte zwischen den positiv geladenen Ionen und den negativ geladenen Elektronen

Vergleiche die elektrische Leitfähigkeit eines Kupfer-Drahts und einer Kupfersalz-Lösung

  • Kupferdraht: frei bewegliche Elektronen sind Ladungsträger;
    Leitfähigkeit ist gleichbleibend
  • Kupfersalz-Lösung: frei bewegliche Ionen
    Leifähigkeit nimmt nach und nach ab: Elektrolyse (chem. Reaktion) --> an Elektroden werden Ionen zu Atomen oder neutralen Molekülen entladen --> Anzahl der Ladungsträger nimmt ab

Wie ändert sich die el. Leitfähigkeit eines Drahtes, wenn man ihn abkühlt?

Die Leitfähigkeit nimmt zu:
Bei niedrigen Temperaturen schwingen die Gitterbausteine nur noch schwach, die Bewegung der Elektronen wird fast nicht behindert

Gemeinsamkeiten zwischen Metallgitter und Ionengitter

  1. Aufbau nach Prinzip der dichtesten Kugelpackung
  2. Kationen besetzen feste Gitterplätze
  3. Zw. positiven und negativen Ladungen treten Anziehungskräfte auf
  4. Beide Schmelzen leiten el. Strom

Unterschiede zwischen Metallgittern und Ionengittern

Metallgitter:

  1. Ladungsausgleich durch Elektronen
  2. Elektronen besetzen keine festen Gitterplätze
  3. Plastische Verformung möglich
  4. Leitung des el. Stroms

Ionengitter:

  1. Ladungsausgleich dur Anionen
  2. Anionen besetzen feste Gitterplätze
  3. Plastische Verformung nicht möglich
  4. keine Leitung des el. Stroms

Leiten die Schmelzen von Salzen oder Metallen den el. Strom?

Beim Schmelzen wird das Ionengitter zerstört. Die Ionen sind nun frei beweglich. Sie können el. Ladung transportieren.


Metallschmerlze: wie im festen Metall: Elektronen frei beweglich

Wie wirkt sich die Temperaturerhöhung auf die el. Leitfähigkeit eines Kupferdrahtes und einer Natriumchlorid-Schmelze aus?

  1. Kupferdraht: Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. --> Gitterbausteine stärker in Schwingung --> Elektronen werden an Bewegung gehindert
  2. Natriumchlorid-Schmelze: Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu, da die Ionen als Ladungsträger beweglicher werden

Magnesiumtyp und Wolframtyp

  1. Magnesium-Typ: Koordinationszahl 12
    Cobalt, Zink, Titan
  2. Wolfram-Typ: Koordinationszahl 8
    Natrium, Chrom, Eisen

Metallkristalle

  • negative Ladung als Elektronengas gleichmässig verteilt
  • verformbar
  • frei bewegliche Elektronen leiten den el. Strom

Ionenkristalle

  • Anionen und Kationen haben abwechselnd feste Gitterplätze
  • nicht verformbar --> hart und spröde
  • Schlag drauf: zersplittert --> zwei Gitterebenen verschieben sich gegeneinander und kurzfristig geraten gleichartig geladene Ionen nebeneinander --> die stossen sich ab und der Kristall zerbricht
  • leiten keinen el. Strom --> Ionen sind auf feste Gitterplätze gebunden und können keine Ladungen transportieren

Metallbindung

Die Aussenelektronen eines Metall-Atoms sind frei beweglich und nicht im Metallgitter gebunden. --> Elektronengas

Metallbindung: elektronische Anziehungskräfte zwischen Kationen und frei beweglichen Elektronen halten das Metallgitter zusammen

Elektrische Leitfähigkeit

Fliesst el. Strom, so werden die freien Elektronen vom Minuspol (Elektronenüberschuss) zum Pluspol (Elektronenmangel) verschoben

  • Leitfähigkeit nimmt bei steigender Temperatur ab (Bausteine schwingen wenig, Elektronen können ungehindert fliessen
  • steigende Temperatur: mehr Behinderung --> elektrischer Widerstand nimmt zu

Wärmeleitfähigkeit

Berührt man Metalle --> fühlen sich kalt an

freien Elektronen nehmen Körperwärme als BEwegungsenergie ins Innere des Metalls auf

Verformbarkeit

Kationenschichten gegeneinander verschoben -- >Anzahl der Nachbarn bleiben gleich --> Elektronengas verändert sich nicht --> Bindung bleibt erhalten --> Metall zerbricht nicht

Technische Gewinnung von Reinkupfer

  1. Rohkupfer als Anode (Pluspol) und dünne Reinkupferplatte als Kathode
  2. Elektrolyse: an Kathode reines Kupfer
  3. unedle Metalle lösen sich auf, Edelmetalle fallen als Anodenschlamm zu Boden
  4. Anodenschlamm --> Gold und Silber mit konzentrierter Salzsäure und Salpetersäure lösen

Natrium aus Steinsalz

  1. Natrium aus Steinsalz (Natriumchlorid)
  2. Elektrolyse nicht in wäserigen Lösung möglich: Anode = Chlor-Gas, Kathode kein Natrium sodern Wasserstoff
  3. Schmelz-Fluss-Elektrolyse
  4. DOWNS-Zelle: Pluspol aus Graphit, Minuspol = Eisenring
  5. Natrium-Ionen zum Eisenring
  6. flüssiges Natrium unter Minuspol
  7. Chlorid-Ionen zum Graphit

Elektronenübertragungsreaktion

  1. Elektronendonator
  2. Elektronenakzeptor

Metallatome reagieren mit Nichtmetallatome zu positiven Metallionen und negativ geladenen Nichtmetallionen

  1. Metalle
  2. Nichtmetalle

Magnesium Verbrennung

  • auch ohne Sauerstoff
  • mit Chlor-Gas oder Stickstoff-Gas

wird immer Wärme und Licht frei

alles exotherme Reaktionen

Redoxreaktion frühre

  • LAVOISIER: Sauerstoff zu Oxide
  • Oxidation ist die Aufnahme von Sauerstoff:
    C + O2 --> CO2
  • Reduktion ist die Abgabe von Sauerstoff
    2 HgO --> 2Hg + O2
  • Redoxreaktionen sind Sauerstoffübertragungsreaktionen
     

Oxidationsmittel und Reduktionsmittel (früher)

  • Oxidationsmittel übertragen Sauerstoff auf einen anderen Stoff
  • Reduktionsmittel übernimmt von einer anderen Verbindung Sauerstoff

Neue Definition von Oxidation und Reduktion

  • Oxidation ist die Abgabe von Elektronen
    Stoff der oxidiert wird, gibt Elektronen an Sauerstoff ab
  • Reduktion ist die Aufnahme von Elektronen
  • Redoxreaktionen sind Elektronenübertragungsreaktionen

Oxidations und Reaktionsmittel (heute)

  • Oxidationsmittel: Teilchen die Elektornen aufnehmen
  • Reduktionsmittel: Teilchen die Elektronen abgeben

Fällungsreihe: Gold, Kupfer, EIsen, Magnesium

von unedel zu edel

  1. Magnesium
  2. Eisen
  3. Kupfer
  4. Gold

unedle Metalle

  • geben leichter Elektronen ab --> bilden Kationen
  • reagieren mit verdünnten Säuren zu einer Salzlösung und Wasserstoff

Edelmetalle

  • geben schwer Elektornen ab
  • nehmen leicht Elektornen auf --> Metallbildung
  • reagieren nicht mit verdünnten Säuren