Übungszettel-Stoffchemie 6 Chalkogene

Übung Chemie für Physiker: Kapitel 6
„Chalkogene (Sauerstoffgruppe)“
Aufg. 1:
In welchen Formen tritt Sauerstoff auf? Wie lassen sich diese
herstellen und wozu werden sie verwendet?
Sauerstoff kommt molekular als Disauerstoff (O2) oder Trisauerstoff
(Ozon, O3) vor.
O2 ist recht stabil und kann durch die thermische Zersetzung von
Edelmetalloxiden oder von Peroxiden gewonnen werden:
Disauerstoff wird für die Reduktion des Kohlenstoffgehaltes in Stahl oder
auch für die Aufbereitung von Wasser verwendet.
Trisauerstoff (Ozon) ist durch die Abspaltung von O-Radikalen deutlich
reaktiver und kann durch Photolyse (Lichtinduzierte Reaktion) von O2
bzw. NO2 dargestellt werden:
O3 wird zur Entkeimung von Luft und Trinkwasser sowie als
Oxidationsmittel in der organischen Chemie verwendet.
Aufg. 2:
Was versteht man unter H2S, wie lässt sich dieses Gas im Labor
herstellen? Worauf beruht die hohe Giftigkeit von H2S?
H2S ist eine Schwefelwasserstoffverbindung, die stark nach faulen Eiern
riecht, und lässt sich z. B. durch die saure Umsetzung von FeS
herstellen (Starke Säure HCl setzt schwache Säure H2S frei):
FeS +
2 HCl
H2S +
FeCl2
H2S komplexiert das Fe im Hämoglobin und ist daher hochgiftig! 0,1% in
der Atemluft sind nach wenigen Minuten tödlich.
Aufg. 3:
Wie wird das für die Umwelt problematische SO2 aus
Verbrennungsgasen entfernt? Welches Nebenprodukt fällt hierbei
an?
Schwefeldioxid wird über Rauchgaswäsche durch Behandeln der
Abgase mit einer CaCO3-Suspension entfernt:
2 CaCO3 + 2 SO2 + H2O  CaSO3 * 0,5 H2O + CO2
Durch Zugabe von Sauerstoff wird das gebildete Calciumsulfit in
Calciumsulfat (Gips) umgewandelt:
2 CaSO3 * 0,5 H2O + O2 + 3 H2O  2 CaSO4 * 2 H2O
Aufg. 4:
Nennen Sie je eine Verwendung für die Elemente der VI
Hauptgruppe!
Sauerstoff als Schweißgas oder Atemgas in der Medizin
Schwefel zur Gewinnung von Schwefelsäure oder zur Vulkanisation von
Kautschuk (Autoreifen)
Selen Verwendung in Farb- und Leuchtpigmenten oder in Mischung mit
Zn zur Herstellung von NIR-Detektoren
Tellur wird in Photodioden und Solarzellen sowie in der Metallurgie
eingesetzt
Aufg. 5:
Die Umsetzung von Schwefel mit Fluor ergibt eine gasförmige
Substanz mit besonderen Eigenschaften. Welche Substanz ist das
und wodurch zeichnet sie sich aus?
S (l) + 3 F2 (g) → SF6 (g)
Schwefelhexafluorid (reaktionssträge, guter Isolator)
Aufg. 6:
Vervollständigen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen, die
römischen Zahlen geben einen Hinweis auf die Oxidationsstufe des
Elementes im Produkt:
+
O2

a)
S
b)
H2S +
SO2 
c)
As(III)
+
S

d)
Te(IV)
+
O2

e)
SO3 +
H2O 
f)
Cd2+ +
Se2- 
a)
S
+
O2
Redoxgl. (Verbrennung)
b)
+
SO2 
3S +
2 H2S
Redoxgl. (Komproportionierung)
c)
2 As(III)
Redoxgl.
d)
Te(IV)
+
O2
Redoxgl. (Verbrennung)
e)
SO3
+
H2O

H2SO4
Säure-Base-Reaktion (SO3 = Elektronenakzeptor = Säure; H2O =
Elektronendonator = Base)
f)
+
Se2Cd2+
Fällungsreaktion
+
3S

SO2
2 H2O

As2S3

TeO2

CdSe
Aufg. 7:
Welche biologische Bedeutung haben die Elemente S und Se aus
der Gruppe der Chalkogene?
Schwefel: Aminosäuren,
Reizstoffe
Selen:
Disulfidbrücken,
Vitamine,
Sulfonamide,
Aminosäure, Entfernung von Peroxiden aus dem Zytoplasma