Chemie der Metalle

Aufgabe
Punkte (je 10)
1
2
3
4
5
6
7
8
Abschlußklausur zur Vorlesung
Chemie der Metalle
zum Üben für 10.08.2009
Name:
Vorname:
Matrikel-Nr.
Hinweis: Verwenden Sie für die Antworten den hinter den Fragen freigelassenen Raum. Falls dieser nicht ausreichen
sollte, benutzen Sie die angehefteten Blätter und machen Sie bei der jeweiligen Frage einen Verweis auf die Seite,
auf der die Lösung zu finden ist.
➊ Nennen Sie durch Angabe der chemischen Summenformel und des zugehörigen Mineralnamens jeweils ein typisches Mineral, das in der Technik zur Herstellung der folgenden
Metalle genutzt wird:
• Al
• Fe
• Ti
• Mn
• K
• Ba
• Mg
• Ca
• Cu
• Hg
➋ Bei vielen Koordinationsverbindungen muss in High Spin (HS) und Low Spin (LS) Komplexe unterschieden werden.
(a) Beschreiben Sie die grundsätzlichen Unterschiede von HS- und LS-Komplexen.
(b) Für welche Metall-Ionen ist in oktaedrischen Komplexen eine solche Unterscheidung
wichtig?
(c) Nennen Sie zwei Liganden, die ausschließlich Low-Spin Komplexe bilden.
(d) Welcher der beiden oktaedrischen Komplexe ist ein HS-, welcher ein LS-Komplex? Begründen Sie in wenigen Stichworten Ihre Entscheidung.
• [FeF6 ]3− – [Fe(CN)6 ]3−
• [Fe(H2 O)6 ]3+ – [Ru(H2 O)6 ]3+
• [Co(NH3 )6 ]3+ – [Co(NH3 )6 ]2+
➌ Beschreiben Sie die vier wichtigsten Strukturtypen von Ionenkristallen AB (Zeichnungen, Koordinationszahlen) und geben Sie jeweils die Kriterien für ihr Auftreten sowie zwei
Beispiele an.
(a)
(b)
(c)
(d)
➍ Natrium und Kalium sind die häufigsten und wichtigsten Alkalimetalle.
(a) Beschreiben Sie die aktuelle technische Darstellung von Natrium (Skizze des Apparates,
Reaktionsgleichungen).
(b) Kalium wird chemisch mit elementarem Natrium gewonnnen. Wie und warum funktioniert dieser Weg?
(c) Nennen Sie die wichtigsten Anwendungsbereiche von elementarem Natrium. Welche
wichtigen Na-Verbindungen werden aus elementarem Natrium hergestellt.
(d) Natrium-Kationen werden nur von speziellen Liganden komplexiert. Nennen Sie zwei
Beispiele für solche Liganden und begründen Sie die Stabilität der Komplexe mit Na+ .
➎ Gemischtvalente Verbindungen enthalten Elemente in verschiedenen Oxidationsstufen. Benennen Sie die beiden Oxidationsstufen in den folgenden Verbindungen und begründen Sie
diese in kurzen Stichworten aus der Stellung der beteiligten Metalle im Periodensystem.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Pb3 O4 (Mennige)
GaCl2
Pr6 O11
Berliner Blau
Mn5 O8
➏ Viele Metalle kommen in vielen unterschiedliche stabilen vieler Oxidationsstufen vor, die
in Experimenten gezeigt wurden. Formulieren Sie (stöchiometrisch genau) die zugehörigen
Reaktionsgleichungen.
(a) Bei der Umsetzung einer Titanylsulfat-Lösung mit Zink im sauren Milieu verfärbt sich
die Lösung blass-violett.
(b) Beim Erhitzen von Ammoniumdichromat(VI) entsteht in heftiger Reaktion ein grünes,
lockeres Pulver.
(c) Elementares Kalium reagiert heftig mit Wasser.
(d) Kalomel (Hg2 Cl2 ) reagiert beim Übergiessen mit Ammoniak zu einem schwarzen Produkt.
(e) Beim Erhitzen eines Bleistiftspitzers aus Magnsium entsteht unter grellem Leuchten ein
weisses Pulver.
➐ Metalle unterscheiden sich in ihren elektrischen Eigenschaften von Nichtmetallen, Halbleitern und Supraleitern.
(a) Skizzieren Sie die Temperaturabhängigkeit der elektronischen Leitfähigkeiten der vier
o.g. Substanzklassen.
(b) Begründen Sie die Verläufe für Metalle und Nichtmetalle.
➑ Nennen Sie je ein Beispiel für ein Metall/eine Metallverbindung, die praktisch verwendet werden kann als:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
Reduktionsmittel
Leichtmetall
Magnet-Material
Leuchtstoff
Katalysator
Luftmörtel
technische Base
Oxidationsmittel
LED-Halbleitermaterial
Düngemittel