Anhang E: Lösungen zu den Übungsaufgaben

Lösungen zu den Übungsaufgaben
681
Anhang E: Lösungen zu den Übungsaufgaben
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Einleitung
f) Emulsion
a) Lösung
g) Aerosol
b) Gemenge
h) Suspension
c) Aerosol
i) Lösung
d) Lösung
j) (feste) Lösung
e) Emulsion in Lösung
Die Lösungen sind homogen
a) Kristallisation durch Eindampfen der Lösung oder
Zusatz einer mit Wasser mischbaren Flüssigkeit, in
der Natriumhydroxid unlöslich ist.
b) Grobe Teilchen: Filtrieren. Feine Teilchen: elektrostatisch.
c) Filtrieren oder Zentrifugieren.
d) Extraktion mit Benzin, Trennung im Scheidetrichter
und Kristallisation durch Eindampfen.
e) Extraktion mit Aceton und Säulen- oder Dünnschichtchromatographie.
f) Zentrifugieren.
g) Schmelzen des Schwefels und Sedimentieren, Zentrifugieren oder Filtrieren. Oder Extraktion mit einem Lösungsmittel.
h) Lösen in einem Lösungsmittel, dann Säulenchromatographie.
i) (Fraktionierte) Destillation.
j) Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie oder Gaschromatographie.
k) Kristallisation von Kaliumnitrat durch Abkühlen der
Lösung, Kristallisation von Kochsalz durch Verdampfen von Wasser bei höherer Temperatur.
a) 3
c) 1
e) 4
b) 3
d) 5
f) 8
a) 14,5
e) 11 · 103
b) 11,200
f) 2,26 · 1026
3
c) 1,94 · 10
g) 1,72 · 109
d) 0,00019
h) 72
Mittelwert 26,519, = 0,012
Mittelwert 26,498, = 0,003. Diese Messung ist präziser als die in Aufgabe 1.5. Die Abweichung der Mittelwerte beruht auf einem systematischen Fehler
(stand eine Waage schief?).
Der Mittelwert aller Messungen, 26,509, = 0,014, ist
als der wahrscheinlichste Wert anzusehen solange die
Ursache des systematischen Fehlers nicht geklärt ist.
1.7
Labor 1 hat die präziseren Daten. Welche Werte eher
richtig sind, lässt sich daraus jedoch nicht ableiten, da
nicht bekannt ist, ob in einem der Laboratorien systematische Messfehler begangen wurden (z. B. durch
schlechte Justierung). Abweichungen der Ergebnisse in
der genannten Größenordnung sind durchaus typisch,
auch bei gleichen Messbedingungen. Die Standardabweichungen spiegeln nur die Präzision, aber nie die
tatsächlichen Fehler wider. Nimmt man 3 als höchste
akzeptable Abweichung, dann stimmen die Ergebnisse
gerade noch überein.
2
2.1
Einführung in die Atomtheorie
Die Sauerstoff-Massen, die sich mit einer gegebenen
Masse von Schwefel (50,0 g) verbinden, stehen im Verhältnis 50 : 75 = 2 : 3 miteinander. In der ersten Verbindung sind zwei Sauerstoff-Atome, in der zweiten
Verbindung sind drei Sauerstoff-Atome mit einem
Schwefel-Atom verbunden (SO 2 bzw. SO 3).
Im natürlichen Chlor sind die Isotope in einem konstanten Mengenverhältnis vermischt. Wegen der großen Zahl von Chlor-Atomen (auch in kleinen Proben)
kann man mit dem Mittelwert für die Masse rechnen.
a) H wird stärker abgelenkt wegen seiner kleineren
Masse.
b) Ne 2 wird stärker abgelenkt wegen seiner höheren
Ladung.
a) 9,56 · 10 4 C/g
b) 2,41 · 104 C/g
c) 9,64 · 10 3 C/g
a) Ein Tropfen kann die Ladung von mehreren Elektronen haben.
b) Die Zahlenwerte stehen im Verhältnis 2 : 3 : 5 zueinander; Division der Ladungen durch diese Zahlen
ergibt e = − 1,6 · 10 19 C.
Die -Teilchen wurden im Mittel stärker durch die Goldfolie abgelenkt, da die Kernladung der Gold-Atome höher ist.
15
Der Radius des 27
m. Das
13 Al-Kerns beträgt 3,9 · 10
4
Atom ist um den Faktor 3,7 · 10 größer als der Atomkern. Wenn das Atom auf 1 km Durchmesser vergrößert wäre, hätte der Kern einen Durchmesser von
1,4 cm. Der Anteil des Atomkerns am Atomvolumen
beträgt 2,0 · 10 12 %.
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
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Die Lösungswege finden Sie im Internet unter http://www.thieme.de/mortimer. Ihren Zugangscode finden Sie im Innenteil
des hinteren Umschlags.
Versuchen Sie jedoch, die Aufgaben zu lösen, bevor Sie den Lösungsweg nachschauen. Wenn Sie gleich dort nachsehen,
bekommen Sie das Gefühl, alles verstanden zu haben, und trotzdem haben Sie eventuell nicht gelernt, den Lösungsweg
selbständig zu finden.
2.8
Anhang E
a) 33 Protonen und 42 Neutronen im Kern, 33 Elektronen außerhalb des Kerns.
b) 202
80 Hg
3.13
3.14
3.15
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
Symbol
Z
Cs
Bi
Ba
Sn
Kr
Sc 3
O 2
N 3
55
83
56
50
36
21
8
7
A
133
209
138
120
84
45
16
14
Protonen
Neutronen
Elektronen
55
83
56
50
36
21
8
7
78
126
82
70
48
24
8
7
55
83
56
50
36
18
10
10
109
51,88 % 107
47 Ag und 48,12 % 47 Ag
51
50
99,75% 23V und 0,25% 23 V
A r = 69,72 (Gallium)
A r = 20,179 (Neon)
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3
3.1
Stöchiometrie Teil I: Chemische Formeln
SO3 : Molekül
SO 2
3 : mehratomiges Anion
K : einatomiges Kation
Ca 2: einatomiges Kation
NH 4 : mehratomiges Kation
O 2
2 : mehratomiges Anion
OH : mehratomiges Anion
3.2
a) MgCB 2 b) MgSO 4 c) Mg 3N 2
3.3
a) ABF3
b) AB 2O3
c) ABPO4
3.4
a) K 2SO4 b) CaSO4 c) Fe 2(SO4 )3
3.5
a) B3 H 5
e) HPO3
b) C 5H9
f ) FeC 4 O4
c) SF 5
g) PNCB 2
d) A 2 O5
3.6
a) n (H 2 ) = 37,2 mol; 2,24 · 10 25 Moleküle H 2
b) n (H 2O) = 4,16 mol; 2,51 · 10 24 Moleküle H 2 O
c) n (H 2 SO 4) = 0,765 mol; 4,61 · 10 23 Moleküle
H 2 SO 4
d) n (CB2 ) = 1,06 mol; 6,37 · 1023 Moleküle CB2
e) n (HCB) = 2,06 mol; 1,24 · 1024 Moleküle HCB
f ) n (CCB 4 ) = 0,488 mol; 2,94 · 1023 Moleküle CCB 4
3.7
a) 4,48 · 10 25
d) 1,27 · 1024
24
b) 7,53 · 10
e) 2,48 · 1024
24
c) 3,23 · 10
f ) 1,47 · 1024
3.8
a) m (O 2 ) = 0,0159 g b) m (O 2 ) = 0,0960 g
3.9
9,786 · 10 23 g
3.10 A r = 126,9 (Aod)
3.11 a) n (Pt) = 4,6135 mol; n (Ar) = 0,52024 mol
b) 2,7783 · 1024 Atome Pt; 3,1329 · 1023 Atome Ar
3.12 7,27 Ag-Atome pro Cu-Atom
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
3.33
4
4.1
4.2
a) 1,9927 · 1023 g/Atom 12 C
b) 1,661 · 10 24 g/u
96 485 C/mol
a) Ja; die Entfernung Sonne-Erde könnte
2,81 · 10 10mal überbrückt werden.
b) Der Reis müsste 312 m hoch gestapelt werden.
CaSO 4 (23,6 % S) Na2 S 2 O3 (40,6 % S) SO 2
(50,1% S) H 2 S (94,1 % S).
a) 60,90% As
c) 39,17 % O
b) 85,38 % Ce
d) 20,53 % Cr
m (Pb) = 9,35 kg
m (Mn) = 10,3 kg
m (P) = 3,380 g; m (O) = 2,620 g
m (S) = 2,375 g; m (CB) = 2,625 g
81,8 % C; 6,09% H; 12,1 % O
59,98% C; 8,08 % H
79,62% Fe 2 O 3
2,32% S
d) NO 2
a) S 4 N 4 H4
b) P 2 F4
e) C 6 N 3 H 6
c) C5 H 10
f) H2 C 2 O 4
d) C 9 H 8 O 4
a) CaC 2 O 4
b) Na 2 H8 B 4 O 11
e) C 8 H 8 O 3
c) C7 H 14 O
f) C 4 H 4 N 2 O3
a) C 7 H 5 O 3 SN b) C 27 H46 O
a) n (C) = 0,1800 mol; n (H) = 0,4800 mol; n (N) =
0,0600 mol
b) C3 H 8 N
c) m = 3,486 g
M (Hämoglobin) = 6,53 · 10 4 g/mol
x=7
CrCB 2
A r (X) = 6,944 (Lithium)
Stöchiometrie, Teil II:
Chemische Reaktionsgleichungen
a) 2AB + 6 HCB 2 ABCB3 + 3 H 2
b) Cu 2 S + 2 Cu 2 O 6 Cu + SO 2
c) 2 WC + 5 O 2 2 WO 3 + 2 CO 2
d) AB 4 C 3 + 12 H 2 O 4 AB(OH)3 + 3CH 4
e) TiCB 4 + 2H 2 O TiO2 + 4 HCB
f) 4NH 3 + 3 O2 2 N2 + 6 H2 O
g) Ba 3 N2 + 6 H 2O 3 Ba(OH)2 + 2 NH 3
h) B2O3 + 3 C + 3CB 2 2 BCB 3 + 3 CO
a) C6 H 12 + 9 O2 6 CO2 + 6 H 2O
b) C7 H 8 + 9 O2 7 CO2 + 4 H 2O
c) 2 C 8 H 18 + 25 O2 16 CO 2 + 18 H 2 O
d) C3 H 8 + 5 O 2 3 CO 2 + 4H 2O
e) C 4 H 4 S + 6 O 2 4 CO 2 + 2 H2 O + SO 2
f) 4 C5 H 5 N + 25 O 2 20 CO 2 + 10 H 2O + 2 N 2
g) 4 C 6 H7 N + 31 O 2 24 CO 2 + 14 H 2 O + 2 N 2
h) 4 C 3 H3 NS + 19 O 2 12CO 2 + 6H 2 O + 2 N 2 + 4 SO 2
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682
Lösungen zu den Übungsaufgaben
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
Energieumsatz bei chemischen Reaktionen
1,36 kJ/K
18,8 kJ
2,46 Jg 1 K 1
0,451 Jg 1 K 1
144 J
26,74°C
873 kJ mol 1
2750 kJ mol 1
2,24 kJ/K
H = − 125,0 kJ/mol
U = − 111,7 kJ/mol
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
15
2 O 2 (g)
6 CO 2 (g) + 3 H2O (B)
H = − 3268 kJ/mol
5.12
C 6 H 6 (B) +
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
5.19
5.20
− 19,4 kJ
− 69,1 kJ. Die Reaktion ist exotherm
763 kJ müssen zugeführt werden
H = 50,0 kJ/mol
H = − 300,1 kJ/mol
H = − 1376,0 kJ/mol
H = − 1081,6 kJ/mol
H °f = − 127 kJ/mol
a) Ag (s) + 12 CB 2 (g) AgCB (s)
b) 12 N 2 (g) + O 2 (g) NO 2 (g) H °f = +33,8 kJ/mol
c) Ca (s) + C (Graphit) + 32 O 2 (g) CaCO3 (s)
H f° = −1206,9 kJ/mol
d) C (Graphit) + 2S (s) CS 2 (B) H °f = + 87,9 kJ/mol
a) H ° = − 1125,2 kJ/mol
b) H ° = 96,8 kJ/mol
c) H ° = − 1212 kJ/mol
d) H ° = − 726,7 kJ/(mol Methanol)
Hf° = + 50,6 kJ/mol
Hf° = − 351,5 kJ/mol
Hf° = − 270 kJ/mol im Vergleich zu − 269 kJ/mol ge5.1
mäß
+ 132 kJ/mol
a) H = − 121 kJ/mol
c) H = − 150 kJ/mol
b) H = −120 kJ/mol
H ° = − 159 kJ/mol
5.21
5.22
5.23
5.24
5.25
5.26
5.27
6
6.1
Die Elektronenstruktur der Atome
Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, gelbes
Licht, blaues Licht, Röntgenstrahlen.
6.2
a) 5,00 · 10 20 Hz; 3,31 · 10 13 J
b) 1,20 · 1010 Hz; 7,95 · 10 24 J
c) 5,13 · 1014 Hz; 3,40 · 1019 J
6.3
a) 52,5 m; 3,78 · 1021 J
b) 525 nm; 3,78 · 1019 J
6.4
a) 500 nm; b) Ja
6.5
a) 7,70 · 10 19 J; b) 2,24 · 10 19 J
6.6
377 Photonen
6.7
0,286 mJ
6.8
a) 93,75 nm; b) 1282 nm; c) 121,5 nm
6.9
a) n = 5 n = 2; b) n = 10 n = 2
6.10 Von n 1 = bis n 1 = 6 nach n 2 = 5
6.11 a) Z = 13, AB; b) Z = 29, Cu
6.12 0,14 nm
6.13 = 80,7 pm
6.14 7,27 · 10 6 m/s
6.15 a) 5,28 · 10 21 m/s b) 31,6 nm
6.16 Eine kugelförmige s-Unterschale, eine Unterschale aus
drei hantelförmigen p-Orbitalen, eine Unterschale aus
fünf d-Orbitalen und eine Unterschale aus sieben fOrbitalen.
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4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
a) 2 NaN 3 (s) 2 Na (B) + 3 N 2 (g)
b) n (NaN 3) = 0,667 mol
c) m (N 2) = 1,62 g
d) m (Na) = 0,958 g
m (NaNH 2) = 60,0 g; m (N2O) = 33,8 g
a) P4 O10 (s) + 6 PCB 5 (s) 10 POCB 3 (B)
b) n (POCB 3) = 1,667 mol
c) m (PCl 5) = 9,78 g
d) m (P4 O 10) = 1,70 g
m (HA) = 4,66 g
a) m (NH 4 NCS) = 6,71 g
b) m (OF2 ) = 1,69 g
c) m (SF4) = 2,10 g
d) m (B2 H 6) = 0,930 g
a) 35,1%; b) 62,5%
75,0% CaC 2
34,1% CaCO3
44,8% C 2 H 6
a) c (NaOH) = 0,400 mol/L
b) c (NaCB) = 0,148 mol/L
c) c (AgNO 3) = 0,168 mol/L
d) c (HNO3) = 6,00 mol/L
e) c (KMnO 4) = 0,0206 mol/L
a) n (Ba(OH) 2) = 0,0600 mol
b) n (H 2 SO 4) = 0,150 mol
c) n (NaCB) = 0,0250 mol
a) m (KMnO4) = 1,580 g
c) m (BaCB 2) = 1,041 g
b) m (KOH) = 168,3 g
a) V (CH3 CO 2 H) = 50,0 mL
b) V (HNO 3) = 47,5 mL
c) V (H 2 SO4) = 2,50 mL
V (KOH) = 42,0 mL
c (H 2 C 2 O 4) = 0,165 mol/L
c (Na 2 CrO4) = 0,1260 mol/L
c (BaCB 2) = 0,130 mol/L
V (Na 2 S 2 O 3) = 27,30 mL
m (Fe) = 36,3 g
m (S) = 1,202 g
42,0% NaCB
4.3
683
684
6.18
6.19
6.20
Elektron
n
b
m
s
1
2
3
4
5
6
7
1
1
2
2
2
2
2
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
+1
0
−1
+ 12
− 12
+ 12
− 12
+ 12
+ 12
+ 12
a)
b)
c)
a)
b)
32
unmöglich
2
15 Elektronen mit b = 1
15 Elektronen mit m = 0
1s 2 s
2p
3s
2
2
6
2
7.12
d) unmöglich
e) 2
f) 6
7.13
7.14
3p
3d
6
7.11
8
4s
2
28 Ni: 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 3 d 4 s
a) 17 CB
c) 61 Pm
b) 24Cr
d) 36 Kr
6.22 a) 1, paramagnetisch
c) 5, paramagnetisch
b) 6, paramagnetisch
d) 0, diamagnetisch
6.23 a) 56Ba:
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4p 6 4 d 10 5 s 2 5 p 6 6 s 2
b) 82Pb: 1 s 2 2 s 2 2p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 6 4 d 10 4 f 14
5 s 2 5 p 6 5 d 10 6 s 2 6 p 2
c) 39Y: 1 s 2 2 s 2 2p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 6 4 d 1 5 s 2
d) 54 Xe: 1s 2 2s 2 2p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 6 4 d 10 5 s 2 5 p 6
6.24 a) As; b) Ca, Zn; c) B, F
6.21
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
Eigenschaften der Atome und die Ionenbindung
a) P
d) Si
g) Ba
b) Sb
e) Na
h) Cs
c) Ga
f) AB
i) Ga
75 pm
a) 202 pm
d) 147 pm
b) 143 pm
e) 240 pm
c) 146 pm
f) 231 pm
Sb · ·· CB 375 pm; Sb · · · S 380 pm; CB · ·· S 355 pm;
S · · · S 360 pm
a) Ar
d) Sr
g) Xe
b) Ar
e) Ba
c) S
f) As
K hat ein Elektron, Ca zwei Elektronen in der vierten
Schale. Beim K müsste das zweite Elektron aus der
dritten Schale aus einer Edelgaskonfiguration genommen werden.
+ 522 kJ/mol
− 669 kJ/mol
− 3514 kJ/mol
a) CaS
b) RbF
c) CaO
d) SrSe
e) Na 2 O
7.15
7.16
7.17
7.18
7.19
8
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
NaBr Na 2 S MgS. Die Gitterenergie von Na 2 S ist
größer als die von NaBr wegen der höheren Ionenladung und des kleineren Ionenradius des S 2-Ions verglichen zum Br -Ion. Das Mg 2-Ion ist kleiner und höher
geladen als das Na -Ion, daher hat MgS eine höhere
Gitterenergie als Na 2 S.
a) Cu: 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 3 d 10
b) Cr 3: 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 3
c) CB : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6
d) Cs : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3d 10 4 s 2 4 p 6 4 d 10 5 s 2 5p 6
e) Cd 2 : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 6 4 d 10
f) Co 2 : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 3 d 7
g) La 3 : 1s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 6 4 d 10 5 s 2 5 p 6
0; 3; 0; 0; 0; 3; 0. Paramagnetisch: Cr3, Co2
a) H, Li , Be 2
e) und f)
CB, S 2, P 3, Ca 2, Sc 3
b) Se 2, Rb , Sr 2, Y 3
2
3
c) TB , Pb , Bi
g) Ag , An3
2
3
d) Hg , TB
s 2 : Be 2; s 2 p 6 : AB 3, Ba 2, Br ; d 10: Ag , Au , Cd2 ;
d 10 s 2 : As 3, Bi 3, Ga NaCl, CaCB 2 , ABCB 3 ; Na2 O, CaO, AB 2O3 ; Na3N; Ca3 N2 ,
ABN; Na3 PO4 , Ca3 (PO4 )2 , ABPO4
a) Te 2
c) TB e) Te 2
3
b) TB
d) N
f) Sr 2
a) NH4 CH 3 CO2
d) BaCO3
g) Ni3 (PO4)2
b) AB 2 (SO4)3
e) K 3 AsO4
h) Li2O
i) Fe2(SO4)3
c) Co2 S 3
f) Pb(NO3)2
a) Calciumsulfit
e) Magnesiumhydroxid
b) Silberchlorat
f) Blei(II)-chromat
c) Zinn(II)-nitrat
g) Nickel(II)-cyanid
d) Cadmiumiodid
Die kovalente Bindung
a) HgA2
d) CuA2
g) MgS
b) Fe2O3
e) SbBr3
h) ScCB 3
c) CdSe
f) BeO
i) BiCB 3
11 % Ionencharakter der HBr-Bindung
5,5 % Ionencharakter der BrCB-Bindung
Kovalent unpolar: CĞS (0). Schwach polar: NĞCB (0,2);
CĞH (0,4); CĞA (0,1); CĞN (0,4). Mittlere Polarität:
BĞBr (1,0); CĞO (0,8); BiĞBr (1,0). Stark polar: BeĞBr
(1,4); ABĞCB (1,6). Ionisch: BaĞBr (2,1); RbĞBr (2,2);
CaĞN (2,0). Die Elektronegativitätsdifferenzen stehen
in Klammern.
a) CBĞO (0,2) CĞO (0,8) CaĞO (2,4) CsĞO
(2,6)
b) CĞA (0,1) CBĞA (0,5) CaĞA (1,7) CsĞA (1,9)
c) CĞH (0,4) CBĞH (1,0) CaĞH (1,2) CsĞH
(1,4)
d) NĞCB (0,2) NĞS (0,4) = N ĞO (0,4) SĞCB (0,6)
Die Elektronegativitätsdifferenzen stehen in Klammern.
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6.17
Anhang E
8.6
a) PĞA (0,5; A) > NĞA (0,3; N)
b) NĞH (0,8; N) > PĞH (0)
c) NĞF (1,0; F) > N ĞH (0,8; N)
d) NĞH (0,8; N) > NĞCB (0,2; CB)
e) NĞS (0,4; N) = PĞS (0,4; S)
f ) PĞO (1,2; O) > N ĞO (0,4; O)
g) CĞO (0,8; O) > CĞS (0)
In Klammern stehen die Elektronegativitätsdifferenzen
und das jeweils partiell negativ geladene Atom.
685
Nur die ersten beiden Grenzformeln sind von Bedeutung, bei den anderen zwei stimmen die Formalladungen nicht mit den Elektronegativitäten überein, außerdem ist die Regel über benachbarte Formalladungen
verletzt.
8.7
Die mittlere Grenzformel ist am wichtigsten, bei den
anderen beiden hat je ein Atom eine doppelte Formalladung.
8.9
Im NO 2 -Ion ist die Bindungsordnung 1,5, im NO 2 -Ion
ist sie 2,0; Letzteres hat die kürzeren Bindungen (NO 2
115 pm, NO 2 124 pm).
8.10
8.8
Nur die erste Grenzformel ist von Bedeutung, die anderen verletzen die Regel über benachbarte Formalladungen.
Bei b), c), d) und e) ist jeweils nur die erste Grenzformel
von Bedeutung, bei den anderen stimmt die Ladungsverteilung nicht mit den Elektronegativitäten überein:
8.11
a) A 2O5
f) AsF5
8.12
a) Dischwefeldifluorid
c) Iodpentafluorid
e) Selendioxid
b) CB 2 O6
c) S 4 N4
d) SCB 4
e) XeO3
b) Tetraphosphorheptasulfid
d) Stickstofftrifluorid
f) Disauerstoffdifluorid
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Lösungen zu den Übungsaufgaben
9
9.1
9.2
9.3
Anhang E
Molekülstruktur. Molekülorbitale
NCB 5 und OF6 . N kann keine fünf und O keine sechs
Bindungen eingehen. Bei Atomen der zweiten Periode
wird das Oktett nie überschritten.
AX 2 : linear, 180°. AX 3 : dreieckig-planar, 120°.
AX 2 E: gewinkelt, ca. 115°. AX 4 : tetraedrisch, 109,5°.
AX 3 E: trigonal-pyramidal, ca 107°.
AX 2 E 2 : gewinkelt, ca. 104°.
AX 5 : trigonal-bipyramidal, 90° und 120°.
AX 4 E: trigonale Bipyramide, die in den equatorialen
Positionen nur zwei X-Atome hat,
axĞax ca. 175°, eqĞeq ca. 110°.
AX 3 E 2 : T-förmig, ca. 95°. AX 2 E 3 : linear, 180°.
AX 6 : oktaedrisch.
AX 5 E: quadratisch-pyramidal, axĞeq ca. 85°.
AX 4 E 2 : quadratisch-planar, 90° und 180°.
AsF5 : trigonal-bipyramidal
quadratisch-pyramidal
TeF
5:
SnH4 : tetraedrisch
CdBr2 : linear
AF
quadratisch-planar
4:
AsF
trigonale Bipyramide, die nur zwei F-Atome
4:
in equatorialen Positionen hat
ABr
linear
2:
AsCB
4 : tetraedrisch
SbCB
6 : oktaedrisch
XeF
5 : quadratisch-pyramidal
AsH3: trigonal-pyramidal
SCB 2 : gewinkelt
SeF
trigonal-pyramidal
3:
XeF
3 : T-förmig
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
9.11
9.4
9.12
9.13
Bei allen genannten Verbindungen ist die Oktett-Regel
nicht erfüllt.
Der CBCCB-Winkel ist größer; durch die geringere Elektronegativität der Chlor-Atome ist die Ladungsdichte
in CĞCB-Bindungen näher am C-Atom als in CĞF-Bindungen.
CCB 4 > NCB 3 > OCB 2 bedingt durch die zunehmende Abstoßung der einsamen Elektronenpaare.
2
2
BeF2 : linear, sp. BeF
3 : dreieckig-planar, sp . BeF4 :
3
2
tetraedrisch, sp . AsF5 : trigonal-bipyramidal, sp -hypervalent. AF
6 : oktaedrisch, ohne Hybridisierung hypervalent.
Von vier sp 3-Hybridorbitalen haben zwei einen höheren
s-Anteil und zwei einen höheren p-Anteil. Je geringer
der s-Anteil bei den Orbitalen der Bindungen ist, desto
näher liegen die Winkel bei 90°. Bei H2Te muss man
reine p-Orbitale für die Bindungen annehmen, womit
die leichte Unterschreitung von 90° allerdings nicht
erklärt ist.
Eine ,,Umhybridisierung‘‘ suggeriert, dass dies ein bei
der Reaktion ablaufender Prozess sei. Es ändert sich
aber nur die Mischung von s- und p-Orbitalen bei der
mathematischen Erfassung der Bindungsverhältnisse.
H
HHe
He 2
He H2
2
2
*1 s
Ğ
Ğ
—
——
—
1 s
——
—
——
——
——
BindungsOrdnung:
1
0,5
0,5
0
0,5
MO-Diagramm wie für N 2 , nachstehend (Aufgabe
9.13); Bindungsordnung 3.
N2
N
2
*2 p
—
—
*2 p
— —
— —
2p
—— ——
—— —
2p
——
——
*2 s
——
——
2s
——
——
Bindungsordnung
3
2,5
*2 p
*2 p
2p
2p
*2 s
2s
Bindungsordnung
O2
—
—— ——
—— ——
——
——
——
2
O
2
—
—— —
—— ——
——
——
——
2,5
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686
9.14
a) Genauso wie beim Nitrit-Ion,
b) Hexatrien
9.19, S. 135.
10.13
10.14
10.15
10.16
10.17
10.18
10.19
10.20
10.21
10.22
10.23
10.24
10.25
10.26
c) C5H
5
10.27
9.15
In der Äquatorialebene der trigonalen Bipyramide normale 2c2e-Bindungen mit sp 2-Hybridisierung am PAtom. Zu den beiden axialen F-Atomen 3c4e-Bindungen wie im XeF2 ( 9.24, S. 141).
10
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
Gase
a) 520 mL; b) 104 kPa; c) 208 kPa
a) 2,04 L; b) 3,51 L; c) − 111 °C; d) 82 °C
a) 1,70 bar b) 3,45 bar c) 5,86 · 103 K d) − 78 °C
Um 0,92 mL/°C
0,75 Pa = 0,0075 mbar = 7,5 bar
10.7
10.8
10.9
10.10
10.11
10.12
p
V
n
T
2,00 bar
60,0 kPa
445 kPa
6,02 MPa
500 mbar
0,150 MPa
263 Pa
23,3 L
1,00 L
50,0 mL
1,25 L
39,2 L
3,52 m 3
1075 L
1,50 mol
0,0722 mol
10,5 mmol
2,60 mol
0,600 mol
191 mol
34,0 mmol
100°C
100 K
255 K
75 °C
120 °C
60 °C
1,00 kK
180 mL
a) 1,30 L; b) 319 L; c) 534 mL
a) T2 = 619 K; b) p 2 = 49,6 kPa; c) V2 = 1,94 L
V (N 2 O) = 254 mL
V (O 2) = 23,5 L
m (CB 2) = 0,250 g
10.28
10.29
10.30
10.31
10.32
10.33
10.34
10.35
10.36
10.37
10.38
10.39
10.40
10.41
10.42
687
d (CH4) = 0,969 g/L
d (SO 2) = 1,55 g/L
p (Ar) = 54,7 kPa
M = 20,2 g/mol (Neon)
M = 30,1 g/mol (C2 H 6)
V (CH4) = 15,0 L; V (O 2) = 22,5 L; V (NH 3) = 15,0 L;
V (H 2 O, g) = 45,0 L
4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) 4 NO (g) + 6 H2 O (g)
V (NO) = 12,8 L
V (NH 3) = 0,100 L; V (N 2) = 0,400 L; V (HCB) = 2,400 L
4 NH 3 (g) + 3 F2 (g) NF 3 (g) + 3 NH 4 F (s)
V (NH 3) = 307,6 mL; V (F2) = 230,7 mL
d (N2O) = 44,0 g · mol 1/(22,4 L · mol 1) = 1,96 g/L
d (SF6) = 146 g · mol 1/(22,4 L · mol 1) = 6,52 g/L
a) M = 5,710 g · L1 · 22,4 L · mol 1 = 128 g/mol
b) M = 0,901 g · L1 · 22,4 L · mol 1 = 20,2 g/mol
a) 2,0 · 105 mol/m 3; b) p (SO 2) = 0,049 Pa
a) CaH 2 (s) + 2 H 2 O (B) Ca(OH)2 (aq) + 2 H2 (g)
b) m (CaH2) = 2,82 g
a) Ca (s) + 2 H2O (B) H2 (g) + Ca(OH)2 (aq)
b) m (Ca) = 5,36 g; es wird fast doppelt so viel Ca wie
CaH 2 in Aufgabe 10.25 benötigt
a) AB 4 C3 (s) + 12 H2 O (B) 3 CH 4 (g) + 4 AB(OH)3 (s)
b) V (CH 4) = 0,170 L
m (NF3) = 0,264 g
a) 5,36 mmol unbekannte Verbindung
n (O2) = 40,2 mmol
n (CO 2) = 26,8 mmol
n (H 2 O) = 26,8 mmol
b) Division dieser Zahlen durch die kleinste von ihnen
ergibt das Stoffmengenverhältnis 1 : 7,5 : 5 : 5 oder
2 : 15 : 10 : 10
c) 2 C 5 H 10 (g) + 15 O 2 (g) 10 CO2 (g) + 10 H 2 O (B)
69,5 % AB
p (O 2) = 28,0 kPa; p (N 2) = 32,0 kPa
a) x (CH 4) = 0,577; x (C2H6) = 0,423
b) n = 0,148 mol
c) m (CH 4) = 1,37 g; m (C 2 H6) = 1,88 g
V = 596 mL
p = 518 mbar = 51,8 kPa
a) 298 m/s b) 667 m/s c) 607 m/s
Bei 471 K
Die Effusionsgeschwindigkeit von N 2 O ist 0,798mal die
von N 2
M (X) = 80,9 g/mol (Das Gas ist HBr)
M (Z) = 58,1 g/mol (Das Gas ist C 4 H 10)
a) 1,29 g/L; b) M = 64,1 g/mol (Das Gas ist SO 2 )
2,27 g/L
a) 2271 kPa
b) 2207 kPa
c) 227,1 kPa (ideales Gas) bzw. 225,7 kPa (van der
Waals-Gleichung)
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Lösungen zu den Übungsaufgaben
10.43
10.44
10.45
10.46
10.47
11
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
11.9
Anhang E
d) 3327 kPa (ideales Gas) bzw. 3298 kPa (van der
Waals-Gleichung)
e) Nach der van der Waals-Gleichung ergibt sich ein
geringerer Druck, bedingt durch die intermolekularen Anziehungskräfte. Bei dem größeren Volumen
ist der Effekt geringer, weil die Moleküle im Mittel
weiter voneinander entfernt sind und die Anziehungskräfte sich weniger auswirken. Ebenso ist der
Effekt bei höherer Temperatur geringer, da bei den
höheren Molekulargeschwindigkeiten die Anziehungskräfte weniger Einfluss haben.
993 Luftballons
11,9 kg
V = 465 mL
C 6 H 14
a) n = 1,628 mol
b) n (N 2 O 4 ) = 0,372 mol. n (NO 2) = 1,256 mol
c) x (N 2 O 4) = 0,228; x (NO 2 ) = 0,772
d) p (N 2 O 4 ) = 23,1 kPa; p (NO 2) = 78,2 kPa
Flüssigkeiten und Feststoffe
a) OF2 ist gewinkelt, BeF2 linear
b) PF3 ist pyramidal, BF3 ist dreieckig-planar
HgCB 2 , BF3 , CH4 , PF5 , XeF2 , SF6 , XeF4
Die Moleküle sind linear. Im OğCğO kompensieren
sich die Dipolmomente der beiden Bindungen, im
OğCğS nicht. SğCğS hat kein Dipolmoment.
Cİ O Die Formalladungen sind genau entgegengesetzt zur Wirkung der Elektronegativität.
Das PF3-Molekül ist pyramidal, das PF5-Molekül ist trigonal-bipyramidal. Im PF5 kompensieren sich die Dipolmomente der Bindungen.
Die Schmelzpunkte nehmen mit der Größe der Atome
zu. Zunahme der Atomgröße bedeutet leichtere Polarisierbarkeit der Elektronenwolke und damit stärkere
Wirkung der London-Kräfte.
Im HF 2 ist eine Wasserstoff-Brücke vorhanden:
[F ·····HĞF] 2
Das HSO 4 -Ion hat eine geringere Ladung als das SO 4 Ion. Infolgedessen ist die Gitterenergie des Hydrogensalzes geringer. Beide Ionensorten können als Protonen-Akzeptoren wirken, das HSO 4 -Ion kann aber außerdem als Protonen-Donator wirken und somit stärker
mit den Wasser-Molekülen in Wechselwirkung treten.
HSO
4 -Ionen haben deshalb eine relativ hohe Hydrationsenergie, welche die Gitterenergie überwinden kann.
Beide Moleküle haben ähnliche Größe und Gestalt, die
London-Kräfte sind vergleichbar. Die einsamen Elektronenpaare der NH 2-Gruppen können sich an Wasserstoff-Brücken beteiligen; bei der Verbindung mit zwei
NH 2-Gruppen ist dies in stärkerem Maße der Fall.
11.10 und 11.11
Die Phasendiagramme entsprechen dem von CO 2
( 11.12, S. 176); die Skalen auf den Koordinatenachsen müssen verändert werden. Festes Kr hat eine höhere Dichte als flüssiges Kr.
11.12 a) Druckerhöhung bei − 60 °C bewirkt ein Kondensieren von CO2 -Gas zu festem CO 2 bei etwa 500 kPa.
b) Druckerhöhung bei 0°C bewirkt ein Kondensieren
von CO 2-Gas zu flüssigem CO 2 bei etwa 4000 kPa.
c) Temperaturerhöhung bei 100 kPa bewirkt Sublimation von festem CO 2 bei − 78,5°C.
d) Temperaturerhöhung bei 560 kPa bewirkt zuerst ein
Schmelzen von festem CO 2 bei etwa − 50 °C und
dann ein Sieden bei etwa −30 °C.
11.13 Eis kann sublimiert werden. Der Druck muss unterhalb
vom Druck des Tripelpunkts liegen (< 0,61 kPa).
11.14 Kovalente Bindungen bei Si, metallische Bindungskräfte
bei Ba; Ionen-Anziehungen bei BaF2 , CaO und CaCB 2 ;
London-Kräfte bei F2 , BF3 und Xe; London- und DipolDipol-Wechselwirkungen bei PF3 und CB 2 O.
11.15 a) BrF; die größere Elektronegativitätsdifferenz bedingt ein höheres Dipolmoment, die Atomgröße
des Br bewirkt größere London-Kräfte.
b) BrCB, Begründung wie bei a)
c) CsBr, eine Ionenverbindung
d) Cs, Metalle haben meist höhere Schmelzpunkte als
Nichtmetalle
e) Diamant bildet eine Raumnetzstruktur
f) SrCB 2 , eine Ionenverbindung
g) SCB 4 hat ein Dipolmoment
11.16 3,66 g/cm 3
11.17 Ag: 4 Ag-Atome pro Elementarzelle, kubisch flächenzentriert. Ta: 2 Ta-Atome pro Elementarzelle, kubisch
innenzentriert.
11.18 A r = 55,8 (Eisen)
11.19 2,07 cm Kantenlänge
11.20 r (AB) = 143 pm, d (AB) = 2,70 g/cm 3
r (Cr) = 124 pm, d (Cr) = 7,27 g/cm 3
r (An) = 162 pm in Richtung a und b, 168 pm in der
Raumdiagonalen der Elementarzelle, (An) = 7,36 g/
cm3.
11.21 a) 4Na - und 4 CB-Ionen
b) a = 555 pm
c) 278 pm
11.22 a) 1Cs - und 1CB -Ion
b) a = 412 pm
c) 357 pm
11.23 a = 594 pm; (PbS) = 7,59 g/cm3
11.24 a) 4Zn 2- und 4S 2-Ionen
b) 4,13 g/cm3
c) 235 pm
11.25 a = 385 pm; d (TBCB) = 6,98 g/cm3
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688
Lösungen zu den Übungsaufgaben
12
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
Strukturbestimmung
a) 171 pm
22,2°; 49,0°; ein gebeugter Strahl dritter Ordnung kann
nicht beobachtet werden (sin > 1).
6,7°; 13,6°; 20,6°
110; 010
Perowskit
Ti···O 195,5 pm
Ca···O 276,5 pm
K.Z.(Ti) = 6
K.Z.(Ca) = 12
12.7
12.8
12.9
Ti
O
CdĞA 6×299 pm; A···A 3×420 pm, 3×423 pm,
6×425 pm.
Strukturfaktor: F (hkb) = fi cos 2(h + k + b) · 0
+ fi cos 2(h + k + b) · 0,5
Wenn (h + k + b) = ungerade, ist das erste Kosinus-Glied
immer gleich 1, das zweite ist immer gleich −1. Bei
Innenzentrierung sind die Atome in 0, 0, 0 und 1/2 , 1/2 ,
1
/2 gleich (gleiches fi ).
F (100) = 0
F (200) = 64
CaC2
F (110) = 64
F (002) = 49
Reflex 100 ist exakt ausgelöscht
(wei bei Aufgabe 12.8 wegen
der Innenzentrierung). Bei 200
und 110 liegen sämtliche Atome
exakt auf den Ebenen, alle Streuwellen sind in Phase. Bei 002 hat jedes der vier C-Atome
in der Zelle den gleichen Beitrag (6 · 0,380 = 2,3).
CĞC 120 pm;
Ca···C 259 pm längs c
282 pm in die Zelle
12.10 Gemessene chemische Verschiebungen in p.p.m.;
s = Singulett, d = Dublett, t = Triplett, q = Quartett,
dd = Dublett von Dubletts, dt = Dublett von Tripletts,
dtq = Dublett von Tripletts von Quartetts.
1
H
a) CH3
13
C
CH3
27,0 q
C
38,7 s
OH
11,5 s
COOH 185,9 s
b) CHH
6,2 dd
CH2
137,5 dd
CHH
6,1 dd
CH
107,8 d
CH
5,7 dd
CN
117,1 s
1,7 t
CH3
19,0 q
c) CH3
CH2
3,4 q
CH2CB
26,9 t
d) CH3
1,0 s
CH3
22,1 q
C
27,2 s
CH2
2,2 s
CH2
16,5 t
ĞCİ
84,6 s
CH
1,9 s
CH
68,0 d
e) CH2
1,0 t
CH3
9,2 q
1,7 dtq
CH2
23,6 dt
CH2
CH2F 4,3 dt
CH2F
85,2 dt
Dubletts wegen 19F; bei CH2 geringe Aufspaltung
f) CH3
1,7 s
(CH3)2
25,7 q u. 17,3 q
CH3
1,6 s
C
132,0 s
CH
5,2 q
CH
118,7 d
CH3
1,5 d
CH3
13,4 q
Die CH3-Gruppen sind nicht äquivalent (keine Drehbarkeit um die CğC-Bindung)
g) CH2
2,2 t
CH2
23,3 t
CH2
2,0 t
CH2
28,3 t
C
220,2 s
12.11 a) CH3 ĞCOOĞCH2 ĞCH3
b) CH3 ĞCH2 ĞCİCĞCH2 ĞCH3
c) 1,2,4,5-Tetramethylbenzol
d) CBCH2 ĞCOOĞCH3
13
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
1,2 s
Lösungen
Die London-Kräfte im reinen A 2 sind stärker als im reinen
Br2 . Die Anziehungskräfte zwischen A 2 und CCB 4 sind
nicht im gleichen Maße größer als die zwischen Br2
und CCB 4 .
a) CH 3OH
c) CH 3F
e) NH3
b) NaCB
d) N 2 O
a) Li c) Ca 2
e) Be 2
3
b) Fe
d) F
f) AB 3
Lösungsenthalpie:
SrCB 2 − 52 kJ/mol, MgCB 2 − 155 kJ/mol.
Hydratationsenthalpie:
KF − 830 kJ/mol, KA − 627 kJ/mol
n (N 2 O) = 6,05 · 102 mol
m (N 2 O) = 2,66 g
n (CO 2) = 0,135 mol
m (CO2) = 5,94 g
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11.26 CsCB-Typ:
SrO
NaCB-Typ:
MgO, CaO, CaS, SrS
Zinkblendetyp: BeO, MgS
11.27 a) 0,5 % freie Anionenlagen
b) 8,241 g/cm 3 für den perfekten Kristall und 8,236
g/cm3 für den nichtstöchiometrischen Kristall
689
13.6
13.7
13.8
13.9
13.10
13.11
13.12
13.13
13.14
13.15
13.16
13.17
13.18
13.19
13.20
13.21
13.22
13.23
13.24
13.25
13.26
13.27
13.28
13.29
13.30
13.31
13.32
13.33
13.34
13.35
13.36
13.37
13.38
13.39
13.40
13.41
13.42
13.43
Anhang E
a) x (C 2 H 5 OH) = 0,200
b) x (C6 H 5 OH) = 0,111
25,8 % C 10H 8 (25,8 cg/g)
m (AgNO 3) = 25,5 g
a) 189,6 g konzentrierte HBr
b) 126,4 mL konzentrierte HBr
c (HF) = 28,1 mol/L
b (HF) = 46,2 mol/kg
c (AgNO 3 ) = 0,642 mol/L b (AgNO 3 ) = 0,654 mol/kg
c (NaOH) = 0,642 mol/L
c (KOH) = 0,976 mol/L
90,5 % HCO2H
70,4 % HCBO4
85,7 mL konzenrierte CH3 CO2H
c (H 3 PO 4) = 2,06 mol/L
c (NH 3) = 8,88 mol/L
x = 0,0844
a) b (C12 H22 O 11) = 0,417 mol/kg
b) b (CON 2 H 4 ) = 1,850 mol/kg
a) 2 Na (s) + 2 H 2 O 2 NaOH (aq) + H 2 (g)
b) c (NaOH) = 0,0257 mol/L
a) p = 50,2 kPa
b) x (H 3 COH) = 0,454
c) Ja
a) x (C 7 H 8) = 0,410
b) p = 125,6 kPa
a) p = 41,9 kPa
b) Negativ
c) Wärme wird freigesetzt
d) Ja, mit maximalem Siedepunkt
a) p = 29,1 kPa
b) Positiv
c) Wärme wird aufgenommen.
d) Aus den gegebenen Daten lässt sich die Frage nicht
beantworten; tatsächlich bilden Ethanol und Trichlormethan ein azeotropes Gemisch mit maximalem Siedepunkt.
M = 129 g/mol
m (C2 H 4 (OH)2 ) = 500 g
m (C6 H 12 O 6 ) = 60,5 g
E G = − 11,8 °C · kg/mol
− 1,75 °C
163 °C
M = 154 g/mol
M = 176 g/mol
102,25°C
M (X) = 62,0 g/mol
a) = 110 kPa. b) = 609 kPa
M (Hämoglobin) = 6,70 · 10 4 g/mol
M (Penicillin G) = 332 g/mol
a) 33,6 g/L b) c = 0,0112 mol/L
i = 2,57
− 3,40 °C
− 0,242 °C
3,5 % der Säure sind dissoziiert
14
14.1
14.2
Reaktionen in wässriger Lösung
a) Fe(OH)3 (s) + H3 PO4 FePO4 (s) + 3 H2O
b) Hg2 CO3 (s) + 2 H + 2 CB Hg 2 CB 2 (s) + H2 O + CO 2 (g)
c) Ba2 + S 2 + Zn 2 + SO 2
4 BaSO 4 (s) + ZnS (s)
d) Pb 2 + H 2 S (g) PbS (s) + 2 H e) Mg 2 + 2 OH Mg(OH)2 (s)
f) ZnS (s) + 2 H Zn 2 + H2 S
g) PbCO 3 (s) + 2 H + 2 A PbA 2 (s) + CO 2 (g) + H 2 O
2
h) SO 2
BaSO4 (s)
4 + Ba
2
2
i) Cd + S CdS (s)
u) + V
p) + V
k) − I
f) + IV
a) +V
q) + V
l) + VI
g) + III
b) + III
r) + II
m) + V
h) + VI
c) + V
s) + VI
n) + I
i) + VI
d) + IV
t) + VI
o) + VIII
j) − II
e) + V
14.3
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
14.4
Oxidationsmittel
reduziert
wird
Reduktionsmittel
oxidiert
wird
CB 2
ReCB 5
CuCB 2
O2
WO 3
CB 2
H
OF2
CB
Re (V)
Cu(AA)
O
W (VA)
CB
H
O(AA)
Zn
SbCB 3
Mg
NO
H2
Br Zn
H2O
Zn
Sb
Mg
N
H
Br Zn
O(−AA)
3
a) Cr2 O 2
+ 3 S + 7H 2 O
7 + 3 H 2 S + 8 H 2Cr
b) P4 + 10 HOCB + 6 H 2O 4 H 3 PO 4 + 10 CB + 10 H c) 3 Cu + 2 NO 3 + 8 H 3Cu 2 + 2 NO + 4 H 2 O
d) PbO 2 + 4 A + 4 H PbA 2 + A 2 + 2 H 2 O
e) CBO 3 + 6 A + 6 H CB + 3 A 2 + 3 H 2 O
f) 4 Zn + NO 3 + 10 H 4Zn 2 + NH 4 + 3 H 2O
g) 3 H 3 AsO 3 + BrO 3 3 H 3 AsO 4 + Br
h) 2 H 2 SeO3 + H2 S 2 Se + HSO 4 + H + 2 H 2O
i) 2 ReO2 + 3 CB 2 + 4 H2O 2 HReO4 + 6 CB + 6 H j) 4 AsH 3 + 24 Ag + 6 H 2O As 4 O6 + 24 Ag + 24 H 2
k) 2 Mn + 5 BiO 3 + 14 H 3
2 MnO + 7 H 2O
4 + 5 Bi
l) 2 NO + 4NO 3 + 4 H 3 N 2 O 4 + 2 H 2 O
m) 2 MnO 4 + 5HCN + 5 A + 11 H 2 Mn 2 + 5 ACN + 8 H 2 O
n) 3 Zn + 2 H2 MoO 4 + 12 H 3Zn 2 + 2 Mo 3 + 8 H 2 O
o) 2 AO 3 + 3 N 2 H 4 2 A + 3 N 2 + 6 H2 O
p) S 2 O 2
3 + 2AO 3 + 4 CB + 2 H 2 SO 2
4 + 2 ACB 2 + H 2 O
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690
q) 3 Se + 2 BrO
3 + 3H 2 O 3 H 2 SeO 3 + 2 Br
r) H 5 AO6 + 7 A + 7 H 4 A 2 + 6H 2 O
s) 3 As 2S 3 + 5 CBO 3 + 9 H2O 6 H3 AsO 4 + 9 S + 5 CB t) XeO 3 + 9A + 6 H Xe + 3 A 3 + 3 H2O
+
2
H
O
4CBO
+
CB
+ 4 OH 14.5 a) 5 CBO 2
2
2
2
b) 8 MnO 4 + A + 8 OH 8 MnO 4 + AO 4 + 4 H2O
c) P4 + 3 OH + 3 H 2 O 3 H 2 PO 2 + PH 3
d) OC(NH 2)2 + 3 OBr + 2 OH CO 2
3 + N 2 + 3 Br + 3 H 2 O
e) 4 Mn(OH)2 + O 2 + 2 H 2 O 4 Mn(OH)3
f) 3 CB 2 + 6 OH CBO 3 + 5CB + 3 H 2 O
2
2
g) S + 4 A 2 + 8 OH SO 4 + 8 A + 4 H2 O
h) 3 CN + 2 MnO 4 + H2O 3OCN + 2 MnO 2 + 2 OH i) 4 Au +8 CN + O 2 + 2H 2 O 4 [Au(CN)2 ] + 4 OH 2
j) Si + 2 OH + H 2 O SiO 3 + 2H 2
k) 2 Cr(OH)3 + 3 OBr + 4 OH 2 CrO 2
4 + 3 Br + 5 H 2 O
2
l) A 2 + 7 CB2 + 18 OH 2 H 3 AO 6 + 14 CB + 6 H 2 O
m) 2 AB + 2 OH + 6 H2 O 2 [AB(OH)4] + 3 H 2
n) 8 AB + 3 NO 3 + 5 OH + 18 H 2 O 8 [AB(OH) 4 ] + 3 NH 3
2
o) 2 Ni + Br 2 + 6 OH 2 NiO(OH) + 2 Br + 2 H 2 O
2
p) 3 S + 6 OH SO 2
+ 3 H2O
3 + 2S
2
2
q) S + 4 HO 2 SO 4 + 4 OH 2
14.6 a) Cr 2 O 3 + 3NO 3 + 2 CO 3 2 CrO 2
4 + 3 NO 2 + 2 CO 2
b) 2 Ca 3 (PO4) 2 + 10 C + 6 SiO 2 P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO
c) Mn 3 O4 + 5 Na 2 O2 3 Na 2 MnO4 + 2 Na 2 O
d) 4 NH 3 (g) + 5 O2 (g) 4NO (g) + 6 H 2 O (g)
2
14.7 a) OH + HSO 4 SO 4 + H 2 O
b) 2 OH + H 3 PO4 HPO 2
4 + 2 H2 O
c) OH + H 3 PO4 H 2 PO 4 + H2O
d) 3 H + Fe(OH) 3 Fe 3 + 3 H 2 O
14.8 a) CB 2 O7
d) N 2 O 3
b) SO 2
e) A 2 O 5
c) B 2 O 3
14.9 a) Bromsäure
b) Salpetersäure
c) Kaliumhydrogensulfit
d) Kupfer(II)-chlorat
e) Bromwasserstoffsäure
f) Natriumnitrit
g) Borsäure
h) Kaliumhexafluoridoantimonat(V)
d) Ni(NO 3) 2
14.10 a) FePO 4
b) Mg(CBO4)2
e) HOA
c) KH2PO4
14.11 c (H2 SO 4) = 0,3858 mol/L
14.12
14.13
14.14
14.15
14.16
14.17
14.18
14.19
14.20
14.21
15
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
15.10
15.11
15.12
15.14
15.15
691
c (Ba(OH) 2) = 0,03054 mol/L
41,29 %
69,6 %
a) m (NaCB) = 44,7 mg
b) w (NaCB) = 0,894 cg/g
3
a) 5 Fe 2 + MnO + Mn 2 + 4 H 2 O
4 + 8 H 5 Fe
b) 20,0%
a) 3 N2 H4 + 2BrO 3 3 N 2 + 2 Br + 6 H 2 O
b) 24,0%
57,0 mL
Einprotoning
a) c (16 Cr 2 O 2
7 ) = 0,1200 mol/L
b) c (15 MnO 4 ) = 0,0750 mol/L
c) c (MnO 4 ) = 0,0150 mol/L
2
a) A 2 + 2 S 2 O 2
3 2 A + S 4O6
b) m (A 2) = 0,1586 g
Reaktionskinetik
a) v (Z) = k · c (A) · c (X)
b) k = 0,016 L · mol 1 s 1
a) v (Z) = k · c 2 (X)
b) k = 0,0333 L · mol 1 s 1
a) k = 0,100 mol · L 1 s 1;
v (A) = − 0,100 mol · L 1 s 1
b) k = 0,100 s 1; v (A) = − 0,0050 mol · L 1 s 1
c) k = 0,100 L · mol 1 s 1
v (A) = − 0,00025 mol · L 1 s 1
a) k = 0,0080 mol · L 1 s 1
b) k = 0,040 s 1
c) k = 0,2 L · mol 1 s 1
3
a) 16
der Anfangsgeschwindigkeit
b) Null
2
c) 27
der Anfangsgeschwindigkeit
d) 4mal die Anfangsgeschwindigkeit
e) 8mal die Anfangsgeschwindigkeit
Energiediagramm wie in
14.10 (S. 256)
H = − 12,9 kJ/mol
a) 0,0803 mol/L
c) 241 h
b) 87,0 h
d) 120 h
E a = 243 kJ/mol
a) 0,00403 mol/L
b) 1,12 · 103 s
c) 204 s
4 1
5,30 · 10 s
0,441 h 1
und 15.13
Die Auftragung von ln c (SO 2 CB 2) bzw. von ln c (CB 2 O7)
gegen t ergibt eine Gerade, die Reaktionen sind erster
Ordnung.
Schritt 1: ACB + H 2 HCB + HA
Schritt 2: HA + ACB HCB + A 2
Schritt 1: NO 2CB NO 2 + CB
Schritt 2: NO 2CB + CB NO 2 + CB2
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Lösungen zu den Übungsaufgaben
692
Anhang E
k 1 c (N 2 O 5) = k 2 c (NO 2) c (NO 3) + k 3 c (NO) c (NO3)
c (NO3 ) =
k 1 c (N 2 O 5)
f)
16.4
16.5
16.6
16.7
k 2 c (NO 2) + k 3 c (NO)
Dieser Ausdruck wird in die Gleichung für den N 2 O 5Zerfall engesetzt:
v (N 2 O 5) = − k 1 c (N 2 O 5) + k 2 c (NO 2) c (NO 3)
15.18
15.19
15.20
15.21
15.22
15.23
15.24
15.25
e) p (O2) = K p = Kc RT
Daraus ergibt sich dann das angegebene Geschwindigkeitsgesetz.
k = 7,9 · 105 L · mol 1 s 1
k = 3,02 L · mol 1 s 1
E a = 267 kJ/mol
E a = 139 kJ/mol
k = 4,7 · 103 L · mol 1 s 1
667 K (395 °C)
E a = 52,3 kJ/mol
E a = 178 kJ/mol
16.8
16.9
16.10
16.11
16.12
16.13
16.14
16
16.1
Das chemische Gleichgewicht
c (Ni(CO)4)
c (CS2) · c 4 (H 2)
= K c d)
= Kc
a) 2
c (H 2 S) · c (CH 4)
c 4 (CO)
b) c (O 2) = Kc
c)
16.2
16.3
c (CO 2)
16.16
e) c (O2) = K c
2
c (CO)
16.15
= Kc
f)
c 4 (NO) · c 6 (H 2 O)
c 4 (NH 3) · c 5 (O 2)
a) Nach links
d) nach rechts
b) nach links
e) nach links
c) nach links
f) nach links
p (CS 2) · p 4 (H 2)
= Kp = K c (RT )2
a) 2
p (H 2S) · p (CH4)
16.17
= Kc
16.18
16.19
16.20
16.21
16.22
b) p (O2) = K p = K c RT
c)
d)
p 2 (CO)
p (CO2)
= K p = Kc RT
p (Ni(CO)4)
4
p (CO)
= K p = K c (RT) 3
16.23
p 4 (NO) · p 6 (H 2O)
p 4 (NH 3) · p 5 (O 2)
= K p = K c RT
Endotherm
a) Exotherm.
Das Gleichgewicht verlagert sich:
b) nach rechts
c) nicht
d) nicht
e) nach links
f) nach rechts
a) Nach links
d) nach links
b) nach rechts
e) keine Verlagerung
c) nach rechts
a) Nach rechts
b) keine Verlagerung
c) nach rechts
d) nach rechts
a) Nach links
b) weiter nach links
c) K p = 0,142 kPa 1
Nach rechts
Kc = 61
a) c (CB 2) = 0,05 mol/L; c (PCB 5) = 0,024 mol/L
b) K c = 0,104 mol/L
a) c (SO 3) = 0,0380 mol/L;
c (SO 2) = 0,0220 mol/L
c (O 2) = 0,0110 mol/L
b) K c = 3,69 · 103 mol/L; Kp = 30,7 kPa
a) c (CH3 OH) = 0,0028 mol/L
b) K p = 5,95 · 107 kPa 2
c (H 2 O) = c (CO) = 0,280 mol/L;
c (H 2) = c (CO 2) = 0,320 mol/L
c (ABr) = 5,07 · 10 2 mol/L;
c (A2) = c (Br2) = 4,67 · 103 mol/L; Kp = 8,5 · 103
c (BrCB) = 7,69 · 102 mol/L;
c (Br2) = c (CB 2) = 2,91 · 10 2 mol/L
a) c (CO) = 0,0356 mol/L; c (CO2) = 0,0144 mol/L
b) m (Fe) = 0,804 g
a) p (H2) = 73,3 kPa
b) K p = 2,61 · 10 3 kPa 1
Kp = 967 kPa 2
Kp = 1,89 · 10 5 kPa 3
Kc = K p = 3,94
a) n (ONCB) = 0,436 mol; n (NO) = 0,564 mol;
n (CB 2) = 0,282 mol
b) 1,282 mol
c) p (ONCB) = 34,4 kPa; p (NO) = 44,6 kPa;
p (CB 2) = 22,3 kPa; K p = 37,3 kPa;
K c = 7,67 · 103 mol/L
p (NO) = 2,05 kPa
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15.16 Bildungsgeschwindigkeit von NO3 = Zerfallsgeschwindigkeit von NO 3 :
k 1 c (NO) c (O2) = k 2 c (NO 3) + k 3 c (NO 3) c (NO)
Da k 3 k 2 , kann das letzte Glied der Gleichung vernachlässigt werden:
c (NO 3) = (k 1/k 2 ) c (NO) c (O 2).
Dieser Ausdruck wird in die Gleichung des geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes, v = k 3 c (NO 3 ) c (NO),
eingesetzt:
v = (k 1 k 3/k 2 ) c 2 (NO) c (O 2)
15.17 Bildungsgeschwindigkit von NO 3 = Zerfallsgeschwindigkeit von NO 3 :
Lösungen zu den Übungsaufgaben
17.2
17.3
17.4
Säuren und Basen
Brønsted: Säure 1 (NH 4 ) reagiert mit Base 2 (NH 2 ) zur
konjugierten Base 1 (NH 3) und konjugierten Säure 2
(NH 3 ). Lewis: NH
2 verdrängt NH 3 nucleophil aus NH 4 .
Lösungsmittelbezogen: Die Säure (NH 4 CB) reagiert mit
der Base (NaNH 2 ) zum Salz (NaCB) und dem Lösungsmittel (NH3).
Arrhenius: H 2O ist weder Säure noch Base. BrønstedLowry: H2 O ist amphoter, es kann als Säure und als
Base wirken, z. B.
H2 O + NH 2 OH + NH 3
bzw. H2O + NH H
O
+ NH 3
4
3
Lewis: H 2O kann ein Elektronenpaar zur Verfügung stellen, um mit einer Säure eine kovalente Bindung einzugehen, z. B.
H 2O + H H 3 O a) H2 PO d) S 2
4
2
b) HPO 4
e) HSO 4
c) NH f) CO 2
2
3
a) H3 O d) H 3 AsO 4
b) H2 S
e) HF
c) NH f) HNO 2
4
17.5
a)
b)
c)
d)
e)
f)
17.6
17.7
17.8
17.9
17.10
17.11
17.12
17.13
Säure 1
Base 2
Säure 2
Base 1
HCB
HSO 4
H2 PO 4
H3O HSO 4
H 2O
NH3
CN CO 2
3
HS N2 H4
NH
2
NH
4
HCN
HCO 3
H2S
N2 H
5
NH3
CB
SO 2
4
HPO2
4
H2O
SO 2
4
OH a) H2O + NH 2 OH + NH 3
b) HF + NH3 NH4 + F 2
c) HSO 3 + NH 3 NH 4 + SO 3
d) NH 4 + OH NH 3 + H2 O
e) HOCB + OH OCB + H 2 O
a) OH + H 3 O H 2 O + H 2 O
b) N 3 + H 2 O HN 2 + OH c) H2 O + H 2 SO 4 H 3 O + HSO 4
d) HCO 3 + H 3O CO 2 + 2 H 2 O
e) O 2 + H2 O OH + OH f) SO 2
4 + H 3 O HSO 4 + H 2 O
Säuren: H 3 O > H3 PO 4 > HCN > H 2 O > NH 3
Basen: NH 2 > OH > CN > H 2 PO 4 > H 2 O
Säuren: HSO 4 > CH3 CO2H > H2 S > HCO 3 > H2O
2
Basen: OH > CO 2
3 > HS > CH3 CO2 > SO 4
a) Ja b) nein c) nein d) ja
a) Nein b) ja c) ja d) nein
a) HBr > H 2 Se > AsH 3
b) H2 Te > H2 Se > H2 S
a) H3 PO 4
d) H2 CO 3
g) HCBO 3
b) H3 AsO 4
e) HBr
c) H2 SO 4
f) H2 SO 4
17.14 a)
b)
c)
d)
17.15
P3
NH3
SiO 2
3
NO 2
e) F
f) PO 3
4
g) HSO 3
H2 SeO 4 ist stärker sauer als Te(OH) 6
17.16 a) Säure: AuCN; Base: CN b) Säure: HF; Base: F c) Säure: S; Base: S 2
d) Säure: CS 2 ; Base: SH e) Säure: Fe; Base: CO
f) Säure: SeF 4 ; Base: F
17.17 a) Nucleophil, OH verdrängt A b) Nucleophil, S 2 verdrängt OH c) Elektrophil, FeBr3 verdrängt Br d) Nucleophil, OH verdrängt NH 3
e) Elektrophil, H verdrängt NO 2
f) Elektrophil, ABCB 3 verdrängt CH
3
18
18.1
18.2
Säure-Base-Gleichgewichte
a) c (H ) = 0,015 mol/L; c (OH) = 6,7 · 10 13 mol/L
b) c (H ) = 2,0 · 10 12 mol/L; c (OH) = 0,0050 mol/L
c) c (H ) = 3,0 · 10 4 mol/L;
c (OH) = 3,3 · 1011 mol/L
d) c (H ) = 3,1 · 10 13 mol/L; c (OH) = 0,032 mol/L
a) pH = 4,14
d) pH = 10,51
b) pH = 1,08
e) pH = 12,62
c) pH = 7,41
18.3
a)
b)
c)
d)
e)
c (H)
c (OH)
5,9 · 102 mol/L
1,2 · 10 11 mol/L
2,1 · 1010 mol/L
2,2 · 102 mol/L
1,4 · 10 14 mol/L
1,7 · 10 13 mol/L
8,3 · 104 mol/L
4,8 · 105 mol/L
4,6 · 1013 mol/L
6,9 · 101 mol/L
K S = 7,3 · 106 mol/L
K B = 4,0 · 106 mol/L
pH = 11,37
pH = 2,42
n (HCBO 2) = 0,00154 mol
K S = 1,3 · 105 mol/L
K S = 3,3 · 102 mol/L
K B = 2,3 · 105 mol/L
K S = 3,8 · 103 mol/L
a) c (H ) = 4,9 · 10 3 mol/L
b) 3,1 %
18.14 a) c (H ) = 3,9 · 10 3 mol/L
b) 1,6 %
18.4
18.5
18.6
18.7
18.8
18.9
18.10
18.11
18.12
18.13
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17
17.1
693
Anhang E
4
18.15 c (N2 H
mol/L;
5 ) = c (OH ) = 3,8 · 10
c (N2 H4) = 0,15 mol/L
5
18.16 c (H5 C6 NH
mol/L;
3 ) = c (OH ) = 1,3 · 10
c (H5 C6 NH2) = 0,40 mol/L
18.17 2,7 %
18.18 c 0 (HA) = 1,49 · 10 3 mol/L
18.19 a) c (HCBO2) = 0,082 mol/L
b) n (HCBO 2) = 0,112 mol
18.20 c (NH 3) = 0,18 mol/L
18.21 c (N(CH 3)3) = 0,55 mol/L
18.22 c (H ) = 1,5 · 105 mol/L; c (N 3 ) = 0,13 mol;
c (HN 3) = 0,10 mol/L
18.23 c (H) = 3,9 · 104 mol/L; c (HCO
2 ) = 0,07 mol/L;
c (HCO2H) = 0,15 mol/L
8
18.24 c (OH) = 0,15 mol/L; c (HONH
mol/L;
3 ) = 1,5 · 10
c (HONH2) = 0,20 mol/L
18.25 c (NH3) = 0,15 mol/L; c (OH) = 0,05 mol/L;
5
mol/L
c (NH
4 ) = 5,4 · 10
18.26 c (H ) = 0,048 mol/L; c (CBO 2 ) = 0,048 mol/L;
c (HCBO 2) = 0,21 mol/L
18.27 a) pH = 3,80
b) 0,46%
18.28 pH = 4,35
18.29 K S = 5,5 · 105 mol/L
18.30 K S = 3,2 · 106 mol/L
18.31 c (N2 H5 CB) = 0,70 mol/L
18.32 pH = 4,86
18.33 n (NaOCB) = 7,92 · 103 mol
c (NH
4)
= 0,56
18.34
c (NH3)
18.35
c (Benzoesäure)
c (Benzoat)
= 0,17
c (HCO 3)
11
19.7
19.8
19.9
19.10
19.11
19.12
19.13
19.14
19.15
19.16
19.17
19.18
19.19
19.20
19.21
4
c (CO 2
3 )
= 1,2 · 10 mol/L;
18.36 c (H ) =
mol/L; c (CO 2) = 0,034 mol/L;
= 4,8 · 10
pH = 3,92
18.37 c (H 3 AsO 4) = 0,29 mol/L; c (H ) = c (H 2 AsO 4) =
8
8,5 · 103 mol/L; c (HAsO2
mol/L;
4 ) = 5,6 · 10
18
c (AsO 3
mol/L
4 ) = 2,0 · 10
2
21
18.38 c (S ) = 4,9 · 10
mol/L; c (HS) = 7,4 · 10 8 mol/L
18.39 pH = 2,72
18.40 a) pH = 8,26
c) pH = 2,67
b) pH = 8,61
d) pH = 4,44
18.41 c (Natriumbenzoat) = 0,60 mol/L
18.42 K S = 4,3 · 107 mol/L
18.43 a) pH = 3,92 b) pH = 8,46 c) pH = 12,16
18.44 a) pH = 9,43 b) pH = 5,28 c) pH = 1,78
18.45 K S =5,36 · 106 mol/L
19
19.1
19.2
19.3
19.4
19.5
19.6
Löslichkeitsprodukt und Komplex-Gleichgewichte
a) c 2 (Bi 3 ) · c 3 (S 2) = L
b) c (Pb 2 ) · c (CrO 2
4 ) = L
c) c 2 (Ag ) · c (C2 O2
4 ) = L
19.22
19.23
19.24
19.25
19.26
19.27
19.28
20
20.1
20.2
20.3
d) c (Ag ) · c (AO 3) = L
e) c (Cr3) · c 3 (OH ) = L
f) c 3 (Ba 2) · c 2 (PO 3
4 ) = L
L (Cd(OH)2) = 2,0 · 1014 mol 3/L3
L (Ce(OH)3) = 2,0 · 1020 mol 4/L4
L (Ba(AO3 )2) = 8,3 · 1011 mol 3/L3
L (Pb(AO 3)2) = 2,6 · 1013 mol 3/L3
a) Löslichkeit Ag 2 CO 3 = 1,3 · 10 4 mol/L >
Löslichkeit CuCO 3 = 1,6 · 10 5 mol/L
b) Löslichkeit Ag 2 S = 1,1 · 1017 mol/L >
Löslichkeit CuS = 8,9 · 1019 mol/L
a) 5,8 · 104 mol/L b) 1,4 · 104 mol/L
3,3 · 1013 mol/L
5,6 · 108 mol/L
n (BaF2) = 4,2 · 104 mol
n (PbBr2) = 1,1 · 10 5 mol
c (Na ) = 0,16 mol/L; c (CB ) = 0,30 mol/L;
7
mol/L
c (Ba2) = 0,070 mol/L; c (C2 O2
4 ) = 2,1 · 10
c (F ) = 9,5 · 104 mol/L
8
c (SO 2
mol/L
4 ) = 8,3 · 10
c (NH 4 ) 1,2 mol/L
c (NH 3) 0,18 mol/L
Keine Fällung;
Ionenprodukt = 8,7 · 107 < L = 1,6 · 105 mol 3/L3
Es kommt zur Fällung;
Ionenprodukt = 2,35 · 106 > L = 8 · 108 mol 3/L3
Es kommt zur Fällung;
Ionenprodukt = 2,2 · 104 > L = 2,4 · 105 mol 2/L2
a) PbSO 4 fällt zuerst aus
b) c (Pb 2) = 4,3 · 105 mol/L
Ionenprodukte:
c (Ni 2) · c (S 2) = 1,7 · 1022 mol 2/L2
c (Co2) · c (S2) = 1,1 · 10 22 mol 2/L2
c (Cd2) · c (S2) = 5,5 · 1022 mol 2/L2
CdS fällt aus, NiS und CoS nicht
c (H ) 2,0 · 104 mol/L
pH = 0,3
pH = 1,1
pH = 0,5
c (Pb 2) = 2,3 · 107 mol/L
n (AgCB) = 2,4 · 102 mol;
n (AgBr) = 1,4 · 10 3 mol;
n (AgA) = 1,9 · 105 mol
Es fällt kein AgCB aus;
Ionenprodukt = 2,6 · 10 11 < L = 1,7 · 1010 mol 2/L2
Grundlagen der chemischen Thermodynamik
Die Enthalpie H hängt mit der inneren Energie U über
die Beziehung H = U + pV zusammen (p = Druck,
V = Volumen des Systems).
a) U = −1364,6 kJ/mol; b H ° = − 1366,8 kJ/mol
U ° = − 5459,55 kJ/mol
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694
20.4
20.5
20.6
20.7
20.8
20.9
20.10
20.11
20.12
20.13
20.14
20.15
20.16
20.17
20.18
20.19
20.20
20.21
20.22
20.23
20.24
20.25
20.26
20.27
20.28
20.29
21
21.1
U ° = − 1408,3 kJ/mol
U ° = − 66,57 kJ/mol
U ° = − 726,66 kJ/mol
H °f = − 184,79 kJ/mol
Erste Reaktion: G ° = 267,4 kJ/mol; zweite Reaktion:
G ° = − 207,0 kJ/mol; die zweite Reaktion läuft ab.
Ja: G ° = − 675,6 kJ/mol
BCB 3 hydrolisiert bei 25 °C, BF3 nicht; Für die Reaktion
mit BF3 ist G ° = + 12,09 kJ/mol, für die mit BCB 3 ist
G ° = − 266,19 kJ/mol
a) Nein, G ° > 0
b) Ja, G ° = − 41,63 kJ/mol
G ° = − 48,39 kJ/mol, Ameisensäure zersetzt sich
spontan
G ° = − 467 kJ/mol, Phosgen bildet sich freiwillig
a) G ° = − 101,01 kJ/mol
b) S ° = − 120,6 J/(mol K)
c) S ° = − 120,6 J/(mol K)
G f° = 18,28 kJ/mol
S ° (Diamant) = 2,438 J/(mol K), die Ordnung im Diamant ist größer
a) G ° = + 38,3 kJ/mol, die Reaktion läuft nicht ab
b) G ° = − 11,8 kJ/mol, die Reaktion läuft freiwillig ab
a) G ° = + 130,30 kJ/mol, die Reaktion läuft nicht ab
b) G ° = − 25,70 kJ/mol, die Reaktion läuft freiwillig
ab
239,7 K oder − 33,4°C
342,2 K oder 69,0°C
S° = 207 J/(molK)
a) H = 30,87 kJ/mol
b) K p = 28,6 kPa
c) p = 28,6 kPa
d) p = 42,9 kPa
Kp = 5,17 · 102 kPa
Kp = 1,44 · 106
Kp = 4,32 · 105 kPa 2
G ° = 27 kJ/mol
a) H ° = 181 kJ/mol
b) K p = 1,37 · 103
a) H ° = 57,8 kJ/mol
b) K p = 1,02 · 103
Kp = 1,04 · 108 kPa 2
Elektrochemie
a) Kathode: 2 H 2 O + 2 e H 2 + 2OH Anode: 2 H 2 O 4 H + O 2 + 4 e b) Kathode: 2 H 2 O + 2 e H 2 + 2OH Anode: 2 CB CB 2 + 2 e c) Kathode: Cu 2 + 2e Cu
Anode: 2 CB CB 2 + 2 e d) Kathode: Cu 2 + 2e Cu
Anode: 2 H 2 O 4 H + O 2 + 4 e 21.2
21.3
21.4
21.5
21.6
21.7
21.8
21.9
21.10
21.11
21.12
21.13
21.14
21.15
21.16
21.17
21.18
21.19
21.20
695
Kathode: Ag + e Ag
Anode: Ag Ag + e a) m (Ni) = 0,684 g
b) m (Bi) = 4,87 g
c) m (Ag) = 31,44 g
a) 28,6 min
b) 140 min
a) Pb2 + 2 H2O PbO 2 (s) + 4 H + 2 e b) m (PbO2) = 1,39 g
c) 51,7 min
a) 780 C
b) 0,867 A
V (CB 2) = 5,99 L
V (CB 2) = 6,00 L; c (OH ) = 1,07 mol/L
c (Cu2) = 0,358 mol/L; c (Cl ) = 0,717 mol/L
a) m (C) = 334 g
b) 1,19 s
a) E ° = 2,227 V
b) Mg + Sn 2 Mg 2 + Sn
c) Die Sn2 Sn-Elektrode ist der Pluspol
a) E ° = 0,587 V
b) Ni + Cu 2 Ni 2 + Cu
c) Die Cu2 Cu-Elektrode ist der Pluspol
a) Kathode: CB 2 (g) + 2 e 2 CB Anode: 2 A A 2 (s) + 2 e b) E ° = 0,8240 V
c) Die CB 2 CB -Elektrode ist die Kathode
E ° (U 3 U) = − 1,789 V
E ° (Pd 2 Pd) = + 0,987 V
a) PbSO 4 ; Cd2; Cr 3
4
b) Au; PbO 2 + SO 2
4 + H ; HOCl + H ; Ce
3
c) TB
d) Ga; Cr; Zn
e) Au; CB ; Cr 3; TB f) Cu; S + H2 O
a) Findet nicht statt
b) H2 O 2 + 2 Ag 2 Ag + O 2 + 2 H
c) PbO 2 + 2 CB + 4 H Pb 2 + CB 2 + 2 H 2 O
d) Ag + Fe 2 Ag + Fe 3
e) Findet nicht statt
f) 6 A + 2NO 3 + 8 H 3 A 2 + 2 NO + 4 H 2 O
g) Findet nicht statt
h) H2 SO 3 + 2 H 2 S 3 S + 3 H2 O
2
i) 2 MnO + 2 H 2 O 5MnO 2 + 4 H
4 + 3 Mn
2
j) Hg + Hg Hg 2
2
k) Findet nicht statt
a) An disproportioniert
b) An 3
c) Ja, An3
a) TB disproportioniert nicht
b) TB c) Ja, TB 3
3
a) E ° (Ti Ti) = − 1,208 V; Ti 2 disproportioniert
nicht; Ti reagiert mit H , Ti 3
b) E ° (Co3 Co2) = + 1,808 V; Co2 disproportioniert
nicht; Co reagiert mit H , Co 2
c) E ° (Au3 Au) = + 1,397 V; Au disproportioniert;
Au reagiert nicht mit H Heruntergeladen von: Thieme E-Books & E-Journals. Urheberrechtlich geschützt.
Lösungen zu den Übungsaufgaben
21.21
21.22
21.23
21.24
21.25
21.26
21.27
21.28
21.29
21.30
21.31
21.32
21.33
21.34
21.35
21.36
Anhang E
d) E ° (Eu2 Eu) = − 3,396 V; Eu 2 disproportioniert
nicht; Eu reagiert mit H , Eu 3
a) Pb2 (aq) + SO 2
4 (aq) PbSO 4 (s)
2
b) Pb (s) PbSO 4 (s) SO 2
(aq) Pb (s)
4 (aq) Pb
c) E ° = + 0,233 V
d) G ° = − 45,0 kJ/mol
a) Ag (aq) + A (aq) AgA (s)
b) Ag (s) AgA (s) A (aq) Ag (aq) Ag (s)
c) E ° = + 0,951 V
d) G ° = − 91,8 kJ/mol
Pt (s) H2 (g) OH (aq) H (aq) H 2 (g) Pt (s);
E ° = 0,828 V; G ° = − 79,9 kJ/mol
Pt (s) H2 (g) H (aq) O 2 (g) Pt (s);
E ° = 1,229 V; G ° = − 474,3 kJ/mol
a) E ° = 0,2943 V
b) G ° = − 56,79 kJ/mol; S ° = − 121,7 J/(mol K)
a) G ° = − 509,5 kJ/mol
b) G f° (XeF2 , aq) = − 43,5 kJ/mol
a) K = 7,1 · 10 3 b) K = 7,2 · 1010 c) K = 1,2 · 1011
a) E = 2,157 V; Mg + Ni 2 Mg 2 + Ni;
die Ni 2 Ni-Elektrode ist der Pluspol
b) E = 1,262 V; Cd + 2 Ag Cd 2 + 2 Ag;
die Ag Ag-Elektrode ist der Pluspol
c) E = 2,2406 V; Zn + CB 2 Zn 2 + 2 CB;
die CB 2 CB -Elektrode ist der Pluspol
c (Cd2 ) = 2,04 mol/L
c (Ag ) = 0,024 mol/L
a) E ° = − 0,13 V, die Reaktion läuft nicht ab
b) E ° = + 0,05 V, die Reaktion läuft ab
E = 1,19 V
a) Das Potenzial nimmt um 0,0089 V zu
b) Das Potenzial nimmt um 0,0089 V ab
a) E ° = 0,01 V
b) c (Sn 2) = 1,371 mol/L; c (Pb 2) = 0,629 mol/L
a) Kathode: 2 H + 2 e H 2 (g)
Anode: H 2 (g) 2 H + 2 e ; die Konzentrationen
in beiden Halbzellen gleichen sich an.
b) E = + 0,136 V
c) E = + 0,175 V
a) Kathode: Ga 3 + 3 e Ga (s)
Anode: Ga (s) Ga 3 + 3 e ; die Konzentrationen
in beiden Halbzellen gleichen sich an.
b) E = + 0,016 V
c) Die Halbzelle mit c (Ga 3) = 0,300 mol/L ist der Minuspol
22
Wasserstoff
22.1 H2 O (g) + C H 2 (g) + CO (g)
H2 O (g) + CH 4 (g) 3 H 2 (g) + CO (g)
H2 O (g) + Fe H2 (g) + FeO (s)
2 H 2 O + 2 M H2 + 2M + 2 OH (M = Li, Na, K,
Rb, Cs)
22.2
22.3
22.4
22.5
22.6
23
23.1
23.2
23.3
2H 2 O + M H 2 + M 2 + 2 OH (M = Ca, Sr, Ba)
2H (aq) + M H2 (g) + M 2 (aq) (M = Mg, Mn, Fe,
Zn u. a.)
Elektrolyse von Wasser
a) Na (s) + H2 (g) 2 NaH (s)
b) Ca (s) + H 2 (g) CaH 2 (s)
c) CB 2 (g) + H 2 (g) 2 HCB (g)
d) N 2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH 3 (g)
e) Cu2 O (s) + H 2 (g) 2 Cu (s) + H 2 O (g)
f) CO (g) + 2 H 2 (g) H 3 COH (B)
Salzartige Hydride haben einen ionischen Aufbau mit
H-Ionen, sie reagieren mit Säuren und mit Wasser zu
H2 . Bei Einlagerungshydriden sind H-Atome in Lücken
einer Metall-Atompackung eingelagert, sie sind nicht
stöchiometrisch zusammengesetzt und sind elektrische Leiter.
a) m (H2) = 0,261 g
b) m (H2) = 0,500 g
c) m (H2) = 1,275 g
Masse von 22,4 L Luft: 29,0 g; der Ballon kann einschließlich seines eigenen Gewichts 96,3 kg tragen.
CaH2 (s) + 2 H 2 O H 2 (g) + Ca(OH)2 (aq)
HCB (g) + H2 O H 3 O (aq) + CB (aq)
Halogene
a) CaF2 (s) + H2 SO 4 (B) 2 HF (g) + CaSO 4 (s);
HF (B) + KF (s) KHF2 (s);
Elektrolyse: 4HF + 2 e H2 + 2 HF 2 (Kathode)
F
+
2
HF
+
2e
(Anode)
und 2 HF 2
2
b) Elektrolyse: Na + e Na (B) (Kathode) und
2 CB CB 2 (g) + 2 e (Anode)
c) 2 Br (aq) + CB 2 Br 2 (B) + 2 CB (aq)
d) 2 AO 3 + 5 HSO 3 (aq) A 2 (s) + 5 SO 2
4 (aq) + 3 H (aq) + H 2 O
e) PBr 3 (B) + 3 H 2 O 3 HBr (g) + H3 PO 3 (aq)
a) 2 CB (aq) + MnO 2 (s) + 4 H (aq) CB 2 (g) + Mn 2 (aq) + 2 H 2 O
b) 2 CB (aq) + PbO 2 (s) + 4 H (aq) CB 2 (g) + Pb2 (aq) + 2 H 2 O
c) 10 CB (aq) + 2 MnO 4 (aq) + 16 H (aq) 5 CB 2 (g) + 2 Mn 2 (aq) + 8 H 2 O
d) 6 CB (aq) + Cr 2 O 2
+
14H 7
3 CB 2 (g) + 2 Cr3 (aq) + 7 H 2 O
Herstellungsmöglichkeit für F2 : nein; Br 2 und A 2 : ja; die
Potenziale reichen nicht zur Oxidation von F , wohl
aber zur Oxidation von Br und A .
a) 6 HF (aq) + SiO 2 (s) 2 H (aq) + SiF 2
6 (aq) + 2 H 2 O
b) 2 HF (aq) + Na 2 CO 3 (s) 2 Na (aq) + 2 F (aq) + CO 2 (g) + H 2 O
c) HF (aq) + KF (s) K (aq) + HF 2 (aq)
d) 2 HF (aq) + CaO (s) CaF2 (s) + H 2 O
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696
23.4 a) H2 (g) + CB 2 (g) 2 HCB (g)
b) Zn (s) + CB 2 (g) ZnCB 2 (s)
c) P4 (s) + 6 CB 2 (g) 4 PCB 3(B)
P4 (s) + 10 CB 2 (g) 4PCB 5 (s)
d) S 8 (s) + 4 CB 2 (g) 4S 2 CB 2 (B)
e) H2 S (g) + CB 2 (g) 2 HCB (g) + 18 S 8 (s)
f) CO (g) + CB 2 (g)
g) SO 2 (g) + CB 2 (g)
h
h
r COCB 2 (g)
r SO 2 CB 2 (B)
h) 2 A (aq) + CB 2 (g) A 2 (s) + 2 CB (aq)
i) H2 O + CB 2 (g) H (aq) + CB (aq) + HOCB (aq)
23.5 a) BeF2 b) FeCB 2 c) SrA 2 d) ScCB 3 e) SrCB 2
23.6
23.7
23.8
trigonal-bipyramidale Verteilung der Elektronenpaare am zentralen Iod-Atom mit einsamen Elektronenpaaren in den äquatorialen Positionen.
23.9
23.10 m (CB 2) = 992 g, CB 2 entweicht an der Anode;
m (NaOCB) = 1042 g, kalte Lösung, CB 2 darf nicht entweichen, sondern muss mit den an der Kathode gebildeten OH -Ionen reagieren; m (NaCBO 3) = 496 g, warme Lösung, CB 2 darf nicht entweichen, sondern muss
mit den an der Kathode gebildeten OH -Ionen reagieren.
25
Die Elemente der sechsten Hauptgruppe
25.1 Als O 2 in Luft; gebunden in Wasser, SiO 2 und in Silicat-,
Carbonat-, Sulfat- und Oxid-Mineralien.
25.2 a) 2 HgO (s) 2 Hg (B) + O 2 (g)
b) 2 Na 2 O 2 (s) 2Na 2 O (s) + O 2 (g)
c) 2 H 2 O 2 (aq) 2 H2 O (B) + O 2 (g)
d) 2 NaNO 3 (s) 2 NaNO 2 (s) + O 2 (g)
e) 2 KCBO 3 (s) 2 KCB (s) + 3 O 2 (g)
f) 2 H 2 O (B) 2 H2 (g) + O 2 (g) (Elektrolyse)
25.3 a) O 2 (g) + K (s) KO 2 (s)
b) O 2 (g) + 2 Na (s) Na 2 O 2 (s)
c) O 2 (g) + 4 Li (s) 2 Li 2 O (s)
d) O 2 (g) + 2 Mg (s) 2 MgO (s)
e) O 2 (g) + Ba (s) BaO 2 (s)
f) O 2 (g) + C (s) CO 2 (g)
g) 5 O 2 (g) + P4 (s) P4O10 (s)
697
h) O 2 (g) + N 2 (g) 2 NO (s)
25.4 a) 2 ZnS (s) + 3 O 2 (g) 2 ZnO (s) + 2 SO 2 (g)
b) H5 C 2 OH (B) + 3O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2O (g)
c) C 5 H 12 (B) + 8 O 2 (g) 5 CO 2 (g) + 6 H2 O (g)
d) 2 C 6 H6 (B) + 15 O 2 (g) 12 CO 2 (g) + 6 H 2 O (g)
25.5 *2 p
——
*2 p
—— ——
2p
—— ——
2p
——
*2 s
——
2s
——
Die Bindungsordnung beträgt 2,5, es ist ein ungepaartes Elektron vorhanden.
25.6 a) 2 CH 4 (g) + 3 O 2 2 CO (g) + 4 H2 O
b) CH4 (g) + 2 O 2 CO 2 (g) + 2 H 2 O
25.7 Es käme zu keiner Förderung des Schwefels, weil der
Schwefel:
a) nicht schmelzen würde
b) eine zu hohe Viskosität hätte
25.8 a) S (s) + O 2 (g) SO 2 (g)
b) S (s) + S 2 (aq) S 2
2 (aq)
2
c) S (s) + SO 2
3 (aq) S 2 O 3 (aq)
d) S (s) + Fe (s) FeS (s)
e) S (s) + 2 F2 (g) SF4 (g)
S (s) + 3 F2 (g) SF6 (g)
f) 2 S (s) + CB 2 (g) S 2 CB 2 (B)
g) S (s) + 4 HNO 3 (B) SO 2 (g) + 4NO 2 (g) + 2 H 2 O
25.9 a) H2 O + SO 2 (g) HSO 3 (aq) + H (aq)
b) H2 O + SO 3 (g) H2 SO 4 (B)
c) 6 H 2 O + AB 2 S 3 (s) 3 H2 S (g) + 2 AB(OH)3 (s)
d) H2 O + SeO 2 (s) H2 SeO 3 (aq)
e) H2 O + H 2 SO 5 (B) H 2 SO 4 (aq) + H2 O 2 (aq)
f) H2 O + H 2 S 2 O 7 (B) 2 H2 SO 4 (B)
25.10
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Lösungen zu den Übungsaufgaben
698
Anhang E
H
r N2 H2
N2 H4 (aq) + H (aq) N2 H
5
6
HONH2 (s) + H (aq) HONH3 (aq)
NO 2 (aq) + H (aq) HNO 2 (aq)
NH 3 (g oder aq) + H (aq) NH 4 (aq)
NO 3 (aq) + 3 CB (aq) + 4H (aq) NOCB (aq) + 2 CB (g) + 2 H 2 O
26.6
a)
b)
c)
d)
e)
26.7
N 2 O,
NH4 NO 3 (B) N 2 O (g) + 2 H2 O (g);
3Cu (s) + 8 H (aq) + 2 NO 3 (aq) 3 Cu 2 (aq) + 2NO (g) + 4 H 2 O
oder 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) 4 NO (g) + 6 H 2 O (g);
25.11 Mit dem Präfix Per- werden Säuren in der höchsten
Oxidationszahl eines Elements bezeichnet. Das Präfix
Peroxo- zeigt die Anwesenheit einer Peroxo-Gruppe
(ĞOĞOĞ) an.
25.12 SO 3 + HCB HOSO 2 CB
H2 O 2 + CBSO 3 H H2 SO 5 + HCB
H2 O 2 + 2 CBSO3 H H 2 S 2 O 8 + 2 HCB
26
Die Elemente der fünften Hauptgruppe
26.1 Das Gleichgewicht N 2 + O 2 2 NO liegt bei Raumtemperatur völlig auf der linken Seite.
26.2 Die Moleküle sind ähnlich in Größe und Gestalt, die
London-Kräfte sind vergleichbar. Die NH 2-Gruppen beteiligen sich an Wasserstoff-Brücken; da 1,2-Diaminoethan über zwei NH2-Gruppen verfügt, ist es stärker
assoziiert.
26.3 Im NH 3 sind relativ starke Wasserstoff-Brücken vorhanden. Bei PH 3 , AsH3 und SbH 3 sind die WasserstoffBrücken wesentlich schwächer, da die Bindungen weniger polar und die einsamen Elektronenpaare ausgedehnter sind.
26.4 a) verdünnte HNO 3 :
3Cu (s) + 8 H (aq) + 2 NO 3 (aq)
3 Cu 2 (aq) + 2 NO (g) + 4 H 2 O
konzentrierte HNO 3 :
Cu (s) + 4 H (aq) + 2 NO 3 (aq)
Cu 2 (aq) + 2 NO 2 (g) + 2 H 2 O
b) 4Zn (s) + 10 H (aq) + NO 3 (aq)
4 Zn 2 (aq) + NH 4 (aq) + 3 H 2 O
c) 4HNO 3 (B) + P4 O10 (s) 2N 2 O 5 (g) + 4 HPO 3 (s)
d) NH3 (g oder aq) + H (aq) NH 4 (aq)
e) Ca(OH)2 (s) + 2 H (aq) Ca 2 (aq) + 2 H 2 O
26.5 a) NH4 NO 3 (B) N 2 O (g) + 2 H2 O (g)
b) 2NaNO 3 (B) 2 NaNO 2 (B) + O 2 (g)
c) 2Pb(NO 3 )2 (s) 2 PbO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
d) 2NaN 3 (s) 2 Na (B) + 3 N 2 (g)
e) 2NO 2 (g) 2 NO (g) + O 2 (g)
2NO (g) + O 2 (g) 2 NO 2 oder
2Pb (NO 3)2 (s) 2 PbO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g);
4HNO 3 (B) + P4 O 10 (s) 2 N 2 O 5 (g) + 4 HPO 3 (s)
26.8
a) N 2 , CN , CO, C 2
2
b) CO 2 , N 2 O, N 3
c) O 3, ONF
26.9
NH4 NO 3 kann sich beim schnellen Erhitzen explosionsartig zersetzen.
26.10
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NO,
Lösungen zu den Übungsaufgaben
27.6
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
27.7
a)
b)
c)
2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)
FeO (s) + CO (g) Fe (s) + CO2 (g)
Ni (s) + 4CO (g) Ni (CO)4 (g)
CaC 2 (s) + 2 H2O Ca2 (aq) + 2 OH (aq) + C2 H2 (g)
AB 4C 3 (s) + 12 H2O 4 AB(OH)3 (s) + 3 CH4 (g)
CO2 (g) + H2O HCO
3 (aq) + H (aq)
CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O Ca2 (aq) + 2 HCO
3 (aq)
CaCO3 (s) + SiO2 (s) CaSiO3 (B) + CO2 (g)
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
CaCO3 (s) + 2 H (aq) Ca2 (aq) + CO2 (g) + H 2O
27.8
26.13 a) P4 O 10; b) P4 O 6; c) As 2 O 5
26.14 a) 4 As + 3 O 2 As4 O 6
b) P4 + 5 O 2 P4 O 10
c) 2 Sb 2 S 3 + 9 O 2 2 Sb 2 O 3 + 6 SO 2
27
27.1
27.2
27.3
27.4
27.5
Kohlenstoff, Silicium und Bor
Kohlenstoff zeichnet sich durch eine hohe CĞC-Bindungsenergie aus, die ähnlich hoch ist wie die Bindungsenergie zwischen einem C-Atom und einem Atom
eines anderen Elements. Entsprechendes gilt nicht für
andere Elemente. Dadurch können C-Atome im Gegensatz zu Atomen anderer Elemente zu stabilen Ketten und
Ringen miteinander verknüpft werden. Außerdem kann
ein C-Atom Mehrfachbindungen eingehen.
Salzartige Carbide: b) und c).
Einlagerungscarbide und gute elektrische Leiter:
a) und e).
Kovalent gebundene Carbide: d).
s.
27.1b (S. 448)
a) Cyanwasserstoff
b) Blausäure
c) Kaliumcyanid
d) Kaliumcyanat
e) Kaliumthiocyanat (Kaliumrhodanid)
f ) Natriumhydrogencarbonat
g) Natriumcarbonat
a) CO (g) + CB 2 (g) h
COCB 2 (g)
b) CO (g) + S (g) SCO (g)
CF4 reagiert weder mit F noch mit H2O. SiF4 und BF3
reagieren sowohl mit F wie mit H 2O:
SiF4 + 2 F SiF2
6
SiF4 + 2 H2O SiO2 + 4 HF
BF3 + F BF
4
BF3 + H 2O H + F3BOH
Das Wasser kann mit einem seiner einsamen Elektronenpaare eine Bindung mit dem unbesetzten p-Orbital
im BF3 eingehen (Lewis-Säure-Base-Reaktion), womit
die Reaktion einsetzt. Das C-Atom im CF4 ist durch die
F-Atome gut abgeschirmt, während das größere SiAtom im SiF4 unter Bildung eines hypervalenten Zustands angegriffen werden kann.
27.10 a) B 2O3 (s) + Mg 2 B (s) + 3 MgO (s)
b) 2 BBr3 (g) + 3 H 2 (g) 2 B (s) + 6 HBr (g)
c) 2 B (s) + N 2 (g) 2 BN (s)
d) B 2O3 (s) + 3 H 2O (g) 2 B(OH)3 (aq)
e) B(OH)3 (aq) + OH (aq) [B(OH)4 ] (aq)
f ) B(OH)3 (s) HBO2 (s) + H 2O (g)
g) 2 B(OH)3 (s) B 2O3 (s) + 3 H2O (g)
h) 2 LiH + B 2H6 2 Li[BH 4 ]
27.9
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26.11 a) PCB 3 (B) + 3 H 2 O H3 PO 3 (aq) + 3 H (aq) + 3 CB (aq)
b) PCB 5 (s) + H 2 O POCB 3 (B) + 2 HCB (g)
c) Ca 3 P2 (s) + 6 H 2 O 3 Ca 2 (aq) + 6 OH (aq) + 2 PH 3 (g)
d) H4 P2 O 7 (s) + H 2 O 2 H 3 PO 4 (aq)
e) P4 O 6 (s) + 6 H 2 O 4 H 3 PO 3 (aq)
f) PH
4 + H 2 O H (aq) + PH 3 (g)
g) SbCB 3 (s) + H2 O SbOCB (s) + 2 HCB (g)
h) As 2 O 5 (s) + 3 H2 O 2 H 3 AsO 4 (aq)
26.12
699
Anhang E
27.11
28
Metalle
28.1 Die Anregung eines Elektrons auf ein höheres Energieniveau innerhalb eines Bandes erfordert nur wenig Energie, da die Niveaus sehr eng beieinander liegen. Außerdem ist die Anregung mit sehr vielen verschiedenen
Anregungsenergien möglich. Dadurch kann Licht über
einen größeren Bereich von Wellenlängen absorbiert
werden. Wenn die angeregten Elektronen auf ein energieärmeres Niveau zurückkehren, wird Licht emittiert.
Auf solche Elektronenanregungen und -emissionen ist
der metallische Glanz zurückzuführen. Wegen der leichten Anregbarkeit können die Elektronen leicht von einem Orbital auf ein anderes wechseln und sind deshalb
frei beweglich. Das erklärt die elektrische Leitfähigkeit
und die Wärmeleitfähigkeit. Bei der Absorption von
Wärme nehmen die Elektronen kinetische Energie auf,
die schnell durch das Metall befördert wird.
28.2 Beim Erwärmen eines Metalls werden die Schwingungen der Metall-Atome heftiger und behindern die freie
Beweglichkeit der Elektronen. Beim Erwärmen eines
Halbleiters werden mehr Elektronen in das Leitfähigkeitsband angeregt, so dass mehr Ladungsträger zur
Verfügung stehen.
28.3 Ja
28.4 Wenn etwas mehr Ga als As vorhanden ist, liegt ein
p-Leiter vor, mit einem geringen Überschuss von As
ein n-Leiter.
28.5 ABO(OH), AB 2O3 , Alumosilicate; SnO2 ; TiO2 , FeTiO3 ;
NaCB; ZnS, ZnCO3 ; PbS, PbSO4 ; CaCO3 , MgCa(CO3)2 ,
CaSO4 · 2 H2O,
Silicate;
Cu,
Cu 2CO3(OH)2 ,
Cu3(CO3)2(OH)2 , Cu 2S, CuS, CuFeS2 ; Ag, AgCB
28.6 a) Als Edelmetall ist Gold nur wenig reaktiv
b) BaSO4 ist sehr schwerlöslich in Wasser
c) Natrium-Verbindungen sind allgemein leicht in Wasser löslich
d) NiS ist sehr schwerlöslich in Wasser
28.7 Sulfide und Carbonate werden geröstet und dadurch
in Oxide überführt, z. B.
2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2
ZnCO3 ZnO + CO2
28.8 Wenn die Metalle stabile Einlagerungscarbide bilden,
ist Kohlenstoff als Reduktionsmittel ungeeignet. Als Reduktionsmittel kommen dann H 2 , Alkali- und Erdalkalimetalle oder AB in Betracht. Für sehr unedle Metalle,
wie die Alkalimetalle, reicht das Reduktionspotenzial
des Kohlenstoffs nicht für die Reduktion aus.
28.9 a) Erz: natürlich vorkommendes Material, aus dem ein
Metall mit vertretbarem Aufwand gewonnen werden kann.
b) Gangart: unerwünschtes Gestein, das in einem Erz
vorkommt.
c) Alaun: Doppelsalz mit einem Alkalimetall und Aluminium als Kationen, Sulfat als Anion und Kristallwasser, z. B. KAB(SO4 )2 · 12 H 2O.
d) Amalgam: Quecksilber-Legierung.
e) Schlacke: in flüssiger Form anfallendes Silicat, das
sich aus Zuschlagstoffen und der Gangart bildet und
zum Abtrennen der Letzteren aus einem Erz dient.
28.10 Mg2 (aq) + 2 OH Mg(OH)2 (s)
Mg(OH)2 (s) + 2 H (aq) + 2 CB (aq) MgCB 2 (s) + 2 H2O
Elektrolyse
r Mg (B) + CB 2 (g)
MgCB 2
28.11 a) UO3 + 2 AB U + AB 2O3
b) 3 V2O5 + 10 AB 6 V + 5 AB 2O3
c) WO3 + 2 AB W + AB 2O3
d) Fe2O3 + 2 AB 2 Fe + AB 2O3
28.12 Schmelzflusselektrolyse: Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca,
Sr, Ba, AB. Elektrolyse in wässriger Lösung: Cr, Mn, Co,
Cu, Zn, Cd, An, TB.
28.13 a) CuCO3 wird durch Laugung mit Schwefelsäure in
eine Kupfer(II)sulfat-Lösung überführt; aus dieser
wird Cu durch Elektrolyse erhalten.
b) Durch Flotation angereichertes CuFeS2 wird vorgeröstet und mit Zuschlagstoffen ,,verblasen‘‘, wobei
der Kupferstein erhalten wird, der hauptsächlich aus
Cu2S besteht. Aus diesem wird durch Röstreaktion
das Kupfer gewonnen. Die Reinigung erfolgt durch
Elektrolyse, bei der das Rohkupfer als Anode geschaltet und das Reinkupfer an der Kathode abgeschieden wird.
28.14 Der Anodenschlamm setzt sich unter der Anode bei
der elektrolytischen Raffination von Kupfer ab; er enthält Silber und Gold. Diese Metalle werden an der Anode nicht oxidiert und gehen deshalb nicht in Lösung.
28.15 Silber kann aus dem Erz als Amalgam mit Quecksilber
oder durch ,,Cyanidlaugerei‘‘ mit einer Cyanid-Lösung
in Anwesenheit von Luft als Dicyanidoargentat herausgelöst werden.
28.16 An der Glaswand bildet sich WA 4 (g), das sich am Glühdraht zersetzt, wobei sich das Wolfram am Draht abscheidet. Es wird die Temperaturabhängigkeit des
Gleichgewichts
W(s) + 2 A 2 (g) WA 4 (g)
ausgenutzt, das bei 500°C auf der rechten und bei
3000°C auf der linken Seite liegt.
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700
2 Na (s) + H 2 (g) 2 NaH (s)
2 Na (s) + O2 (g) Na 2O2
2 Na (B) + S (B) Na 2S (s)
2 Na (s) + 2 H2O 2 Na (aq) + 2 OH (aq) + H2 (g)
Na (s) + NH 3 (B) Na + e (NH 3) (blaue Lösung)
Na + 12 H2 (g) + NH
2
2 Na (B) + 2 NH 3 (g) 2 NaNH 2 (s) + H 2 (g)
In das Normalpotenzial geht nicht nur die Ionisierungsenthalpie, sondern auch die Hydratationsenthalpie ein;
diese ist für das Li-Ion größer als für das Cs-Ion, da
das kleine Li-Ion stärker mit umgebenden Teilchen in
Wechselwirkung tritt.
Die geringe Größe des Li-Atoms und des Li-Ions bedingen die Unterschiede: die Hydratationsenthalpie ist
für das Li-Ion am größten; das Li-Ion wirkt stärker
polarisierend und damit ist der Charakter der Bindungen stärker kovalent als bei den übrigen Alkalimetallen.
a) Ca (s) + H 2 (g) CaH2 (s)
b) 3 Ca (s) + N 2 (g) Ca 3N 2 (s)
c) 2 Ca (s) + O2 (g) 2 CaO (s)
d) Ca (s) + 2 C (s) CaC 2 (s)
e) Ca (s) + 2 H2O Ca(OH)2 (s) + H 2 (g)
a) 2 AB (s) + 3 CB 2 (g) 2 ABCB 3 (s)
b) 2 AB (s) + 6 HCB (g) 2 ABCB 3 (s) + 3 H 2 (g)
c) 4 AB (s) + 3 O2 (g) 2 AB 2O3 (s)
d) 2 AB (s) + 2 OH (aq) + 6 H 2O 2 AB (OH)
4 (aq) + 3 H 2 (g)
3
e) 2 AB (s) + 6 H (aq) 2 AB (aq) + 3H 2 (g)
Das Aluminium wird durch eine auf der Oberfläche fest
haftende Oxidschicht vor dem Angriff des Wassers geschützt. Da die Oxidschicht mit starken Basen reagiert
{ AB(OH)
4 }, kann Natronlauge nicht in einem Aluminiumgefäß aufbewahrt werden (siehe Aufgabe 28.21d).
Das AB3-Ion hat eine hohe Ladung, weshalb das hydratisierte Ion stark sauer ist. Die Säure reagiert mit
dem basischen S2-Ion. AB 2S3 wird deshalb vollständig
von Wasser zersetzt:
2AB3 (aq) + 3 S2 (aq) + 6 H 2O 2 AB(OH)3 (s) + 3 H2S (g)
a) Sn (s) + 2 CB 2 (g) SnCB 4 (B)
b) Sn (s) + O2 (g) SnO2 (s)
c) Sn (s) + 2 S (B) SnS2 (s)
d) Sn (s) + 2 H (aq) Sn2 (aq) + H 2 (g)
e) Sn (s) + OH (aq) + 2H 2O Sn(OH)
3 (aq) + H 2 (g)
f ) 3Sn (s) + 4 H (aq) + 4NO
3 (aq) 3 SnO2 (s) + 4 NO (g) + 2 H2O
a) 3PbO2 (s) Pb3O4 (s) + O2 (g)
b) 2PbO2 (s) 2 PbO (s) + O2 (g)
c) PbO (s) + H 2O + OH (aq) Pb(OH)
3 (aq)
d) SnS (s) + S2 (aq) keine Reaktion
e) 2SnS2 (s) + 2 S2 (aq) [Sn 2S6 ]4 (aq)
f ) PbCB 2 (s) + CB (aq) PbCB
3 (aq)
28.17 a)
b)
c)
d)
e)
28.18
28.19
28.20
28.21
28.22
28.23
28.24
28.25
701
g) SnF4 (s) + 2 F (aq) SnF2
6 (aq)
28.26 a) 2 Cr (s) + 3CB 2 (g) 2 CrCB 3 (s)
2 Fe (s) + 3 CB 2 (g) 2 FeCB 3 (s)
Zn (s) + CB 2 (g) ZnCB 2 (s)
b) 2 Cr (s) + 32 O2 (g) Cr2O3 (s)
3 Fe (s) + 2 O2 (g) Fe3O4 (s)
2 Zn (s) + O2 (g) 2 ZnO (s)
c) Cr (s) + S (B) CrS(s)
Fe (s) + S (B) FeS (s)
Zn (s) + S (B) ZnS (s)
d) 2 Cr (s) + 3H 2O (g) Cr2O3 (s) + 3 H 2 (g)
3 Fe (s) + 4 H 2O (g) Fe3O4 (s) + 4 H2 (g)
Zn (s) + H 2O (g) ZnO (s) + H 2 (g)
e) Cr (s) + 2 H (aq) Cr 2 (aq) + H 2 (g)
Fe (s) + 2H (aq) Fe2 (aq) + H2 (g)
Zn (s) + 2 H (aq) Zn2 (aq) + H 2 (g)
f ) 2 Cr (s) + 6OH (aq) + 6 H2O 2 Cr(OH)3
6 (aq) + 3H 2 (g)
Fe (s) + OH (aq) keine Reaktion
Zn (s) + 2 OH (aq) + 2 H 2O Zn(OH)2
4 (aq) + H 2 (g)
2
28.27 CrO (s) + 2 H (aq) Cr (aq) + H2O
CrO (s) + OH keine Reaktion
Cr2O3 (s) + 6 H (aq) 2 Cr 3 (aq) + 3 H 2O
Cr2O3 (s) + 2 OH (aq) + 3 H2O 2 Cr(OH)
4 (aq)
CrO3 (s) + H (aq) keine Reaktion bei hoher
H -Konzentration
CrO3 (s) + 2 OH (aq) CrO2
4 (aq) + H 2O
28.28 Die Edelmetalle stehen am Ende der Serie der Übergangsmetalle, wegen ihrer hohen Kernladung bei relativ kleinen Atomen sind die Elektronen ziemlich fest
gebunden. Dies gilt vor allem für die Elemente in der
sechsten Periode, die nach der Lanthanoidenkontraktion stehen.
28.29 Die einzelnen Lanthanoide unterscheiden sich in der
Konfiguration der 4 f-Elektronen, die zur zweitletzten
besetzten Schale gehören und sich deshalb im Inneren
des Atoms befinden. Dort haben sie wenig Einfluss auf
die chemischen Eigenschaften.
28.30 Fe, Co, Sm und Eu verfügen über eine größere Zahl
von ungepaarten Elektronen.
29
Komplexverbindungen
29.1 a) +AAA
c) 0
e) +AA
b) +AAA
d) +AAA
f ) +AAA
29.2 a) 1 + b) 4 − c) 1 − d) 1 +
29.3 a) Zn[PtCB 6 ]
b) K4[Ni(CN)4 ]
c) [Co(NH 3)4CB(NO2)]2SO4
d) K[AuBr4 ]
e) Na 3[Re(CN)4O2 ]
f) [Pt(NH3)4 ][Pt(NH 3)CB 3 ]2
g) 0
h) +AV
e) 2 − f ) 0
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Lösungen zu den Übungsaufgaben
702
Anhang E
29.5
29.6
29.7
29.8
29.9
29.10
29.11
[Cr(NH3)4(SCN)2 ][Cr(NH3)2(SCN)4 ]
Na 3[Ag(S2O3)2 ]
K2[Rh(OH2)CB 5 ]
[Cu(NH3)4 ]3[CrCB 6 ]2
Kalium-tetracyanidoniccolat(0)
Kalium-tetracyanidoniccolat(AA)
Ammonium-aquapentachloridoferrat(AAA)
Tetramminkupfer(AA)-tetrachloridoplatinat(AA)
Pentamminnitrito-O-iridium(AAA)-chlorid
Tricarbonylnitrosylcobalt
Chloridobis(1,2-diaminoethan)thiocyanato- Scobalt(AAA)-chlorid
h) Hexammincobalt(AAA)-hexanitrito-N-cobaltat(AA)
i) Natrium-dicyanidoaurat(A)
K = 1,34 · 1034
KFe[Fe(CN)6 ]
a) A: [Co(NH 3)3(OH2)CBBr]Br · H2O
B: [Co(NH 3)3(OH2)2CB]Br2
b) Hydrat-Isomere
a) [Co(NH 3)5(SO4)]NO3
b) [Mn(CO)5(NCS)]
c) [Pt(NH3)3CB][Pt(NH3)CB 3 ]
d) [Co(en)2(OH 2)Br]Br2 · H 2O
[Pt(NH3)4 ][PtCB 6 ]
[Pt(NH3)3CB][Pt(NH3)CB 5 ]
cis- und trans-[Pt(NH3)4CB 2 ][PtCB 4 ]
mer- und fac-[Pt(NH3)3CB 3 ][Pt(NH 3)CB 3 ] wobei fac (facial) für eine Anordnung im oktaedrischen Kation steht,
bei der alle drei CB-Liganden zueinander cis-ständig
sind, und mer (meridional) für eine Anordnung steht,
bei der sich die drei CB-Liganden in einer Ebene mit
dem Pt-Atom befinden.
29.12
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g)
h)
i)
j)
29.4 a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Lösungen zu den Übungsaufgaben
d) Fe2, d 6
e) Fe3, d 5
f) Ni2, d 8
g) Cu, d 10
h) Cu2, d 9
29.18 [Co(NH 3)6 ]2 ist ein oktaedrischer d 7-High-Spin-Komplex. [Co(NH3)6 ]3 ist ein oktaedrischer d 6-Low-Spin29.18 (S. 519).
Komplex. Aufspaltungsdiagramme s.
30
Organische Chemie Teil I: Kohlenwasserstoffe
30.1
29.13 [Ni(CN)4 ]2 hat keine ungepaarten Elektronen,
[NiCB 4 ]2 hat zwei ungepaarte Elektronen. Aus der
spektrochemischen Reihe ist für den Cyanido-Komplex
auf einen Low-Spin-Komplex zu schließen.
29.14 [Fe(CN)6 ]3 ist ein Low-Spin-Komplex, FeF 3
6 ist ein
High-Spin-Komplex.
29.15 a) 250 kJ/mol P 460 kJ/mol;
tatsächlich
ist
P = 335 kJ/mol
b) Da C2O2
4 nach der spektrochemischen Reihe eine
geringere Aufspaltung o als H 2O verursacht, sollte
[Mn(C2O4)3 ]3 ein High-Spin-Komplex sein.
29.16 a) [Fe(OH2)6 ]2: high-Spin
[Fe(CN)6 ]4: low-Spin
[Fe(CN)6 ]4
b) [Fe(OH2)6 ]2
—
—
— —
—— —
—
—— —— ——
29.17
Low-Spin
High-Spin
2
10
a) Zn , d
b) Cr2, d 4
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c) Cr3, d 3
703
Anhang E
30.2 a) Die niedrigste mögliche Nummer ist zu verwenden:
2-Penten.
b) Der Name richtet sich nach der längsten Kette von
C-Atomen: 2-Methylbutan.
c) Die Verbindung existiert nicht (fünf Bindungen am
Atom C-2).
d) Die niedrigste mögliche Nummer ist für die Mehrfachbindung zu verwenden: 3-Methyl-1-butin.
e) Die niedrigsten möglichen Nummern sind zu verwenden: 1,2,3-Trichlorbenzol.
f ) Die Nummern sind in abnehmender Reihenfolge
anzugeben: Bicyclo[4.2.2]decan.
30.3
30.5
30.6
30.7
30.8
31
31.1
Für b) und d)
a) Brommethan, Dibrommethan, Tribrommethan
und Tetrabrommethan
b) 2,3-Dibrombutan
c) 2,3-Dibrom-2-buten und 2,2,3,3-Tetrabrombutan
d) Brombenzol
a) 2-Chlor-2-methylbutan
b) 2,2-Dichlorpropan
c) 2- und 4-Nitrophenol
d) 2- und 4-Bromphenol
e) 1,3-Dinitrobenzol
f ) 1-Brom-3-nitrobenzol
g) o- und p-Bromnitrobenzol
h) 3-Nitrobenzoesäure
i) 2- und 4-Nitrotoluol
j) o- und p-Xylol (1,2- und 1,4-Dimethylbenzol)
a) Ethen + Br2
b) Ethin + 2 HBr
c) Cyclohexen + H 2O (Anwesenheit von H 2SO4)
Organische Chemie Teil II: Funktionelle Gruppen
O
a) H3C CH2 CH2 C H
O
b) und c) H3C C CH2 CH3
O
d) H3C O CH2 CH3
e) H3C C
O CH3
30.4
O
C
H
O
C
OH
OH
Br
f)
g)
h)
NO2
O
O CH3
i) H3C C CH CH2 CH2 CH3
31.2
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
j)
4-Methyl-1-pentanol
3-Methyl-2-butanol
2-Methyl-2-pentanol
2-Methyl-3-pentanon
Ethylisopropylether (2-Ethoxypropan)
4-Methylpentanal
Methylphenylether (Methoxybenzol)
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704
h) Benzoesäuremethylester (Benzolcarbonsäuremethylester)
i) Methylphenylketon, 1-Phenyl-ethanon, Acetylbenzol (Acetophenon)
j) Benzoesäurechlorid (Benzoylchlorid)
k) Benzoesäureanhydrid
l) 2,3-Butandiol
31.10
31.3
31.11
31.12
31.4
31.5
31.6
31.7
31.8
31.9
a) Propansäuremethylester,
Ameisensäurepropylester, 1-Methoxypropanon, 2- und 3-Methoxypropanal, 1-, 3- und 4-Hydroxy-2-butanon, 2-, 3- und
4-Hydroxybutanal
b) 1- und 2-Butanol, 2-Methyl-1-propanol, 2-Methyl2-propanol, Methylpropylether, Methylisopropylether
c) Propanal, 1-, 2- und 3-Hydroxypropen
d) 2- und 3-Pentanol, Butylmethylether, Ethylpropylether sowie weitere Isomere mit verzweigter CAtomkette
a) Butylmagnesiumbromid
b) Pentansäurenitril (Butylcyanid)
c) 1-Butanol
d) Butylethylether
e) Octan
a) Essigsäure und Butansäure
b) Essigsäure und Aceton
c) Propansäure
d) Propansäure
e) Aceton
f ) Propansäure
g) 4-Nitrobenzoesäure
a) 2,3-Hexandiol
b) Propanal
c) CO2 und Wasser
a) H5C2 ĞOH + HBr H 5C2 ĞBr + H2O
b) H3CĞ(CH2)2 ĞMgBr + HBr H3CĞCH 2 ĞCH3 + MgBr2
c) H5C2 ĞCOONa + HBr H 5C2 ĞCOOH + NaBr
a) (H 3C)2CHCOOH + OH (H 3C)CHCOO + H2O
b) (H 3C)2CHĞBr + OH (H3C)2CHĞOH + Br
c) H7C3 ĞCN + OH + H2O H 7C3 ĞCOO + NH 3
d) H7C3 ĞCOĞOC2H 5 + OH H 7C3 ĞCOO + H 5C2 ĞOH
31.13
705
e) H3CĞCOĞCB + 2 OH H3CĞCOO + CB + H 2O
f ) (H 3CĞCO)2O + 2 OH 2 H 3CĞCOO + H2O
g) H3CĞCOĞC(CH 3)2 ĞCOĞOC2H 5 + 2 OH H 3CĞCOO + (H 3C)2CHĞCOO + H 5C2 ĞOH
a) 1-Propanol
b) 3-Hexanol
c) 3-Methyl-3-pentanol
d) Propansäure
a) (H 3C)CHĞONa
b) Propen
c) Diisopropylether
d) Propansäureisopropylester
e) Aceton
a) H5C6 ĞNHĞNğCHĞCH3
b) H5C6 ĞCH(OH)ĞCH 3
c) H3CĞCH(OH)ĞCN
d) H5C2 ĞOH
e) H3CĞNğCHĞCH3
f ) H3CĞCHğCHĞC3H 7
g) H3CĞCH(OH)ĞCH2 ĞCHO
Propansäure + Methanol in saurer Lösung;
Propansäureanhydrid + Methanol;
Propansäurechlorid + Methanol
31.14
31.15 1-Propanol und 2-Propanol werden durch nucleophile
Substitution mit Br in 1-Brompropan bzw. 2-Brompropan umgewandelt. Durch Reaktion mit Magnesium
werden die Grignard-Verbindungen H7C3MgBr und
(H3C)2CHMgBr erhalten. Propanal und Propanon sind
durch Oxidation von 1-Propanol bzw. 2-Propanol zugänglich. Sie werden mit den Grignard-Verbindungen
umgesetzt, gefolgt von Hydrolyse. Es sind umzusetzen:
a) H7C3MgBr + H5C2CHO
b) (H3C)2CHMgBr + (CH3)2CO
c) H7C3MgBr + (CH3)2CO
d) (H3C)2CHMgBr + H5C2CHO
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Lösungen zu den Übungsaufgaben
706
Anhang E
b) 2 H 3CĞCH 2 ĞOH
c)
H3CĞCH2 ĞOH
d) H3CĞCH2 ĞOH
(H2SO4)
− H2O
(H2SO4)
− H2O
32
32.1
32.2
32.3
r H 3CĞCHO
r H5C2 ĞOĞC2H 5
r H 2CğCH2
+ H 2(Ni)
Cr2O2
7 /H
r
H3CĞCH3
O
r H 3CĞCHO 2 r
H3CĞCOOH
e) H3CĞCH2 ĞOH + Br H 3CĞCH 2 ĞBr + OH f)
H3CĞCH2−OH
+ Br − OH
r H 3CĞCH 2 ĞBr
+ CN
− Br Spezielle Gebiete der organischen Chemie
b), e), f)
a) R
b) S
c) R
d) R
e) R
a) (2R,3R,4R)-2,3,4,5-Tetrahydroxypentanal
b) (3S,4R,5R)-1,3,4,5,6-Pentahydroxyhexanon(2)
c) (2S)-2-Aminopropansäure
32.4
r
H 5C2 ĞCN
31.17
32.5
32.6
32.7
32.8
31.18 1-Aminobutan, 2-Aminobutan, 1-Amino-2-methylpropan, 2-Amino-2-methylpropan, Methylpropylamin, Methylisopropylamin, Diethylamin, Ethyldimethylamin.
31.19 a) Ethylamin
b) 4-Methylanilin
c) Butylmethylamin
d) Acetamid
e) Diethylammoniumbromid
f ) Propansäure (Anion)
g) Ethylamin
h) Benzamid (Benzoesäureamid)
i) 4-Hydroxybenzoldiazonium-Ion
j) 1,6-Diisocyanatohexan (1,6-Hexandiisocyanat)
k) Harnstoff
l) 4-Methoxyazobenzol
m) Iodbenzol
n) Benzoesäuremethylester
31.20 H5C2 ĞOH, H3CĞCOO, H 5C2 ĞNH 2, OH ,
H5C2 ĞO
31.21 Reaktion von Alanin mit Boc2O, dann mit Isoleucin-tbutylester, dann Hydrolyse; dann alles noch einmal mit
Valin-t-butylester.
8
e. e. = 84 %
Nur 1,1-Aminophenylethan, (CH3)(C6H5)CHĞNH2 , ist
geeignet, sofern man es enantiomerenrein hat. Hat
man vom Amin das R-Enantiomere, dann gibt es mit der
Milchsäure die Diastereomeren RR und RS, die sich zum
Beispiel durch fraktionierte Kristallisation trennen lassen. Nach Zugabe einer starken Säure können die beiden Enantiomeren der Milchsäure freigesetzt werden.
a) Tetrafluorethen (F2CğCF2)
b) Styrol (Vinylbenzol, Phenylethen,
H2CğCHĞC6H5)
c) 2-Methylpropensäuremethylester [Methacrylsäuremethylester, H 2CğC(CH3)ĞCOOCH 3 ]
d) Vinylchlorid (Chlorethen, H2CğCHĞCB)
e) Isopren [2-Methyl-1,3-butadien,
H2CğC(CH3)ĞCHğCH2 ]
30.9
32.10
32.11 Die Molekularmasse bleibt unter dem (erwünschten)
maximal möglichen Wert.
32.12 Bis auf die endständigen Atome der Kette sind alle
Atome stereogene Atome. Isotaktisches Polypropylen
ist eine meso-Form, es besitzt eine Spiegelebene durch
das mittlere Atom der Kette und ist deshalb nicht chiral.
Syndiotaktisches Polypropylen ist chiral.
32.13 Durch die C2H4-Brücke ist das Katalysator-Molekül chiral und kann damit stereogene Atome bei der Polymerisation hervorbringen. Ohne die Brücke ist es achiral
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Cr2O2
7 /H
31.16 a) H3CĞCH2 ĞOH
Lösungen zu den Übungsaufgaben
und die C-Atome der Polymerkette werden statistisch
R- oder S-Konfiguration haben, so dass das Produkt
ataktisch ist.
32.14 Das Loch in 15-Krone-5 ist für Na passend, das in
18-Krone-6 für K.
32.15 Eine einzelne H-Brücke lässt sich bei beliebiger Molekülgestalt realisieren.
707
33.7
33.2 a) Ja
33.3
b) nein
33.4
33.8 X steht für eine beliebige Base U, C, A oder G, Y steht
für U oder C, Z steht für A oder G:
a) GGXĞUGYĞGUX
b) GCXĞAUGĞUCX, GCXĞAUG−AGY
c) UUYĞAUYĞUUZĞAAZ, UUYĞAUAĞCUXĞAAZ
33.9 Die -Helix ist eine einsträngige Sekundärstruktur eines
Proteins ( 33.8, S. 608). Die Doppelhelix ist die Struktur von DNA, die aus zwei komplementären Nucleotidsträngen besteht ( 33.10, S. 612). Beide sind durch
H-Brücken stabilisiert.
33.10 86×3 = 258 Nucleotide. Minimum-Mr = 258×320 =
82560 (die Wasserabspaltung ist bei der mittleren Molmasse von 320 schon berücksichtigt).
33.11 tRNA: UAC; DNA: TAC und ATG
33.12 Mir Mr = 305 als Mittelwert für ein Desoxyribonucleotid
(als freie Säure) ist w (P) = 0,094 (9,4%).
33.13 Unter Standard-Bedingungen könnten maximal 6 Mol
ATP pro Mol Glucose aufgebaut werden. 166 KJ/mol
werden in Wärme umgesetzt.
34
Kernchemie
189
4
34.1 a) 193
83 Bi 81 TB + 2 He
33.5
b)
c)
d)
e)
f)
g)
33.6 NADH besitzt ein kurzes System von konjugierten Doppelbindungen, das im nahen UV-Bereich absorbiert; der
heteroaromatische Ring der oxidierten Form NAD
zeigt keine Lichtabsorbtion in diesem Spektralbereich.
h)
i)
j)
k)
27
27
0
12 Mg 13 AB + 1 e
68
68
0
34 Se 33 As + 1 e
230
226
4
92 U 90 Th + 2 He
24
24
0
10 Ne 11 Na + 1 e
71
0
71
32 Ge + 1 e 31 Ga
75
0
75
34 Se + 1 e 33 As
212
208
4
86 Rn 84 Po + 2 He
210
206
4
84 Po 82 Pb + 2 He
60
60
0
27 Co 28 Ni + 1 e
60
60
0
30 Zn 29 Cu + 1 e
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33
Naturstoffe und Biochemie
33.1
Anhang E
34.2 a)
250
96 Cm
256
100 Fm
1
2 123
48 Cd + 4 0 n
2 126
50 Sn
+
b)
34.3 4,771 MeV
34.4 6,79 MeV
34.5 a) 3,83 MeV
c) 0,422 MeV
b) 4,66 MeV
d) 1,19 MeV
34.6 144
60 Nd; A r = 143,9101
34.7 A r ( 39
17 CB) = 38,96801
34.8 41
K;
A r = 40,961825
19
34.9 a) 0,387 (38,7%) b) 0,656 (65,6%)
34.10 193 Tage
34.11 37 Tage
34.12 k = 3,76 · 103 d1; t ½ = 184 d
34.13 k = 0,24 a1; t ½ = 2,89 Jahre
34.14 t ½ = 163 d
34.15 N = 2,53 · 107 Atome; m = 5,62 · 1015 g
34.16 3,21 · 1013 Bq = 32,1 TBq
34.17 2,56 · 103 Jahre
34.18 43,3 Bq/L
34.19 U: 1,29 · 104 Bq/g
Re: 635 Bq/g
Th: 4,04 · 103 Bq/g
Rb: 918 Bq/g
Pt: 0,01 Bq/g
34.20 10660; selbst wenn die gesamte Erde aus Neptunium
bestanden hätte, wäre kein einziges Atom davon übrig
geblieben.
228
228
228
224
220
216
34.21 232
90 Th,
88 Ra,
89 Ac,
90 Th,
88 Ra,
86 Rn,
84 Po,
34.22
34.23
34.24
34.25 a)
4 10 n
212
212
212
208
82 Pb,
83 Bi,
84 Po,
82 Pb
150
150
150
146
142
66 Dy,
65 Tb,
64 Gd,
62 Sm,
60 Nd
215
211
207
207
207
207
Ac,
Fr,
At,
Po,
Bi,
89
87
85
84
83
82 Pb
35
1
32
4
a) 17 CB + 0 n 15 P + 2 He
b) 94 Be + 11 H 95 B + 10 n
2
75
1
c) 75
33 As + 1 H 34 Se + 2 0 n
2
22
4
d) 24
12 Mg + 1 H 11 Na + 2 He
133
4
133
e) 55Cs + 2 He 57La + 4 10 n
1
202
1
f) 209
83 Bi + 1H 84 Po + 8 0 n
65
12
74
1
g) 29Cu + 6 C 35 Br + 3 0 n
h) 73 Li + 31 H 62 He + 42 He
b)
34.26 a)
34.27
34.28
34.29
34.30
34.31
35
35.1
35.2
35.3
35.4
35.5
35.6
35.7
35.8
35.9
35.10
35.11
35.12
35.13
35.14
10
5B
6
3 Li
248
98 Cf
249
98 Cf
c)
d)
c)
7
3 Li
12
6C
238
92 U
239
94 Pu
e)
f)
e)
96
42 Mo
75
33 As
244
96 Cm
250
98 Cf
g)
45
21 Sc
b)
d)
f)
8,7358 MeV/Nucleon
A r ( 41
19 K) = 40,96182
a) 205,1 MeV pro Spaltung; b) 8,420 · 1010 J/g
1,75 · 1011 J/g
112
95
94
143
a) 85
34 Se b) 45 Rh c) 37 Rb d) 35 Br e) 56 Ba
Umgang mit gefährlichen Stoffen
Stoffe: b), d), f ). Zubereitungen: a), h). Erzeugnisse:
c), e), g)
a) C, T c) F d) O e) T +
a) T +, F +, C
c) Xn
e) O, C
g) Xi
b) C
d) F +
f ) E, T +
Temperatur, bei der aus einer Flüssigkeit entzündbare
Gase verdampfen.
In Deutschland und Österreich ja, in der Schweiz wenn
ein schweizerisches Gesetz es vorsieht.
Nur insoweit es die chemischen Eigenschaften (z. B.
Toxizität) betrifft, im Übrigen ist das Sprengstoffgesetz
maßgeblich.
Ja
Ja, aber das Fasswechseln darf nur viermal pro Schicht
vorkommen.
Für krebserzeugende Substanzen gibt es keine AGWWerte.
Nur wenn Kenntnisse des Gefahrstoffrechts und der
Toxikologie nachgewiesen wurden. Selbstbedienung ist
erlaubt, jedoch nicht für Stoffe der Einstufungen T +,
T, Xi, Xn und C.
In Erfüllung dienstlicher Aufgaben: nein; als Privatperson: ja (im Privatleben ist es dem eigenen Gutdünken
überlassen, welche Risiken man eingeht).
Ja
Ja
Nein. Wegen der Schwerlöslichkeit des Bariumsulfats
werden Barium-Ionen nur in unkritischen Konzentrationen freigesetzt.
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708