Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Metalle
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Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Metalle Gewinnung von Metallen, Hochofenprozess Thema heute: Verbindungen mit kovalenten Netzwerken, Röntgenstrukturanalyse, Übergänge zwischen Bindungsarten Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 324 Kovalente und molekulare Gitter Die Modifikationen des Kohlenstoffs bilden kovalente Gitter: Graphit Elementarzelle: hexagonal a = 2.47, b = 2.47, c = 6.79 Å, α = 90o, β = 90o, γ = 120o. RG P63/mmc, C-C 1.415 Å, 3.35 Å senkrecht zu den hexagonalen Schichten, elektrisch leitfähig innerhalb der Schichten Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 325 Diamant Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 326 Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 327 Buckminsterfullerene Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 328 Ein Beispiel für einen molekularen Feststoff: Schwefel S8-Ringe Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 329 Einkristall-Röntgenstrukturanalyse Bestimmung der Struktur einer festen, kristallinen Verbindung. Das Experiment: Röntgenstrahlung trifft kristalline Substanz: Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 330 Die Bestimmung der Kristallstruktur erfolgt durch Beugung von Röntgenstrahlung Kristalle mit ihrer regelmäßigen, periodischen Anordnung der Atome können mit Röntgenstrahlen interferieren und typische Beugungsmuster erzeugen (Max von LAUE, 1912), Beugungsringe kristalliner Pulver (Pulverdiagramm) Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 331 Das Experiment: Röntgenstrahlung trifft kristalline Substanz Beugung von Röntgenstrahlen an Einkristallen Wechselwirkung von elektomagnetischer Strahlung mit kristalliner Materie Auswertung der Beugungsphänomene liefert Strukturinformationen! Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 332 Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 333 Beispiel: Nickel-tris-xanthat Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 334 Beispiel: [Nb6Cl12(OH)2(H2O)4](ClO4)2 · 8 H2O Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 335 Grenzen / Übergänge zwischen den Bindungsarten 1) Ionische und kovalente Bindung Rein ionische oder rein kovalente Bindung sind sehr selten. Beispiele für rein kovalente Bindungen: Homonuklearen zweiatomigen Nichtmetallmoleküle H2, N2, Cl2 Die Elektronenverteilung zwischen den Atomen ist völlig symmetrisch. Beispiele für rein ionische Bindung liefern die Verbindungen aus Metallen mit niedriger Ionisierungsenergie und Nichtmetallen mit hoher Elektronenaffinität; das sind die Alkali- und Erdalkalihalogenide und -oxide. Die meisten Verbindungen lassen sich irgendwo zwischen den Extremen einordnen. Es liegen dort polare Atombindungen vor, z.B. in NO und HF. Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 336 Einige Sonderfälle: SnCl4 und PbCl4: Keine Salze sondern Flüssigkeiten. Vierfach geladene Kationen sind nicht existent kovalente Bindungen, molekulare Verbindungen. Ebenso: MoCl5 = Mo2Cl10, WCl6 und OsO4: Leicht sublimierbare Verbindungen Metalllegierungen: Das Mischen sehr ähnlicher Metalle im flüssigen Zustand liefert Legierungen, die in jeder Zusammensetzung oder in einem weiten Konzentrationsbereich homogen sind. Legiert man jedoch Metalle deutlich unterschiedlicher Elektronegativität wie Alkaliund Erdalkalimetalle einerseits mit Metallen wie Zinn, Blei, Antimon, Bismut andererseits, so treten auffällige stöchiometrische Verhältnisse bevorzugt auf. Intermetallische Verbindungen, z.B. Mg2Pb Ionische Formulierung: "Mg2+"- und "Pb4-" geringe elektrische Leitfähigkeit, kristallisiert in typischen Salz- (Ionen-) gittern. Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 337 Zwei unterschiedliche Modifikationen beim elementaren Zinn: Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 338
