Wie kann ich entscheiden, ob vorgegebene Teilchen (Atome, Moleküle, Ionen) para- oder diamagnetisch sind, z. B. O2, O22+, SO2, NO, ...?
- einfache Regel:
- ungepaartes Elektron: paramagnetisch
- nur gepaarte Elektronen: diamagnetisch
Jedes Modell hat in der Chemie ihre Grenzen so auch die Valenzstrichschreibweise bzw. Lewis-Formelbeschreibung. Wenn dieses nicht mehr ausreicht, muß man andere Beschreibungen wie die MO-Betrachtung zu Rate ziehen. Klassisches Beispiel aus der Organischen Chemie ist Cyclopropan (wegen der höchsten Elektronendichte für die C-C-Bindung die nicht auf den C-C-Bindungsachsen liegt) oder die Borane und andere Elektronenmangelverbindungen.
Im Zweifelsfall (also eigentlich immer) mußt Du halt das schöne Bild mit der Orbitalaufspaltung und Besetzung malen und bekommst z. B. bei den Übergangsmetallen dann das Problem, daß Du aus dem spektroskopischen Verhalten der Verbindung auch noch feststellen mußt, ob Du eine High-Spin-oder Low-Spin-Spezies vorliegen hast.
Die Regel ist einfach, die Anwendung nicht immer... - ungepaartes Elektron: paramagnetisch
- Neutrale Moleküle sind bei gerader Elektronenzahl diamagnetisch, genauso wie alle Elemente (nicht unbedingt neutral) mit vollen s- oder s- und p-Schalen oder s- und p- und d-Schalen und so weiter. Auf alle Fälle sind alle Moleküle mit einem ungepaarten Elektron paramagnetisch, z. B. H, NO, NO2, ClO2 (siehe: Gutmann, Hengge, Seite 178).
Räumliche Struktur von XeF6
Im allgemeinen für Metall mehr als nur eine Koordinationszahl möglich, zum Beispiel
Al(III): 4, 6; Cu(I): 2, 4; CO(III): nur 6; Ni(II): 4 (planar), 4 (tetraedrisch), 6
Wichtige Beispiele für Komplexe, die des öfteren gefragt werden:
Weitere Beispiele - so ziemlich alles, was in der Foliensammlung und in Vorlesungsaufzeichnungen zu finden war:
meine Literatur sagt mir, XeF6 hätte eine verzerrt-oktaedrische Struktur. Wenn ich aber gemäß der VSEPR-Theorie die 25 Elektronenpaare verteilen will, wo bringe ich dann das letzte EP unter? Oder ist das über das Molekül gleichmäßig verteilt?
Saurer/Basischer Charakter von Lösungen?
Wie kann ich entscheiden, welchen pH-Bereich wäßrige Lösungen von beispielsweise NaCl, NaAc, NaHSO4, Fe2(SO4)3, NH3, NH4Cl haben? Warum reagiert NaAc basisch, während NaCl neutral reagiert?
Calciumacetylenid?
Wenn man NaAc (oder jedes andere lösliche Salz := Ionenverbindung wie oben aufgeführt)
in Wasser löst, dann entstehen Ionen: Metallkationen (auch NH4+ mal
als 'Metallion' betrachtet!) und die Säurerestanionen.
Da im Wasser aber auch schon H3O+ (oder ganz einfach H+) und
OH- vorhanden sind, muß man nun verschiedene Gleichgewichte betrachten.
Man muß nun eigentlich nur noch wissen, was starke und schwache Säuren und Basen
sind, dann hat man genügend Anhaltspunkte die saure oder basische Reaktion der Lösung
eines der oben genannten Salze vorherzusagen.
Na+ + Cl- + H+ + OH- liegen im Wasser vor.
Da tut sich +- nichts, denn NaOH ist eine starke Lauge (sie dissoziiert 'vollständig')
und HCl ist eine starke Säure (dissoziiert auch 'vollständig').
Na+ + Ac- + H+ + OH- liegen vor. Für
NaOH siehe oben, HAc ist eine mittelstarke oder vielleicht auch schwache Säure, die
dissoziiert nur zum Teil, also wird sich in der Lösung über H+ +
Ac- --> HAc undissoziierte HAc bilden und einen Teil der
H+-Ionen dafür 'verbrauchen'. Simpel gesagt bleiben also mehr
OH-als H+-Ionen in der Lösung übrig, folglich reagiert
die Lösung eben basisch.
NH4+ + Cl- + H+ + OH- liegen vor.
Für HCl siehe unter 1., NH4OH (das es so nicht gibt!) ist eine
mittelstarke Base, die nur zum Teil dissoziiert usw., die Lösung reagiert sauer.
Wieder nur über den Daumen gepeilt: H2SO4, HNO3, HCl sind
starke, H3PO4 und HAc mittelstarke und 'H2CO3' und
HCN sind schwache Säuren. NaOH, KOH sind starke, 'NH4OH' ist eine mittelstarke Base/Lauge.
Schau Dir die Anionen an, die Du hast und den pKS-Wert der dazugehörigen Säure.
Dann kannst Du den pH-Wert der Salzlösung berechnen (s. Literatur). Dabei liegt folgendes zugrunde:
Nehmen wir Essigsäure, eine schwache Säure. Dann ist das Anion eine starke Base. Es holt sich aus dem Wasser
ein Proton, es bleibt dementsprechend ein Hydroxid-Ion über: basische Reaktion.
Nimm Salzsäure, eine starke Säure. Das Anion ist eine schwache Base (hier sogar ganz schwach), "Protonenklau"
geht nicht: neutral.
In meiner Klausurvorbereitung bin ich auf die Frage gestoßen, die Hydrolyse von Calciumacetylenid zu formulieren.
Nach einiger Verwirrung habe ich dann in der Literatur Calciumcarbid/Calciumacetylid gefunden, bei dessen Hydrolyse offensichtlich Ethin entsteht.
Jetzt frag ich mich, ist Acetylenid gleich Acetylid, ist es ein Schreibfehler, oder ist da eine ganz andere Reaktion verlangt?
Acetylenide und Acetylide sind Bezeichnungen für die gleiche Stoffklasse, d. h. Bezeichnungen für die Salze des Mono- oder Dianions des Acetylens.
O2 ein Radikal?
Warum ist O2 ein Radikal? Muß ich hier ggf. mit MO-Theorie nach ungepaarten Elektronen suchen? Eigentlich zeichnen sich doch Radikale durch starke Reaktivität aus? Wie
ist das mit dem O2? Ist dann N3- ein Radikal?
Singulettsauerstoff
Zum Glück liegt O2 im triplett-Zustand vor, sonst würde wohl der größte Teil dieser Welt in Flammen aufgehen!
Was ist das besondere am Singulett-Sauerstoff? Unterscheidet er sich in der Art der Magnetisierung vom normalen O2?
Triplett-O2 hat zwei ungepaarte 2p Elektronen mit parallelen Spins. Im
Singulett-O2 sind die Spins antiparallel.
maximale Konzentration?
Triplett-O2 ist
paramagnetisch, Singulett-O2 diamagnetisch.
Salzsäure weist eine Maximalkonzentration auf. Was ist der Hintergrund des Ganzen?
Löslichkeit von Salzen
Beim Lösen eines Salzes in H20 entsteht ein Gleichgewicht zwischen den dissoziierten Ionen
und dem nichtdissoziierten Salz. Gibt es dann solvatisierte, undissoziierte Salzteilchen (z.B. wie ist
das bei Fe(SCN)3?). Muß ich diese oder die festen (Bodensatz?) im MWG berücksichtigen?
Mesomerie
Bei mesomeren Grenzformeln dürfen nur Elektronen
im Molekül delokalisiert rumwuseln, right? Stellungswechsel einzelner
Atome a la Tautomerie ist nicht erlaubt, richtig?
Ja. Aber Du darfst nur mit den p-Elektronen spielen.
Tautomerie
Ich hab in einer alten Klausur eine Strukturformel von HSO3- gefunden,
wo der Wasserstoff direkt am Schwefel hängt. Kann er dann überhaupt sauer reagieren? Da
wird's wohl Tautomere geben...?
Das ist tatsächlich so. In Lösung findet man beide Tautomere (H an O sowie H an S),
in RbHSO3 und CsHSO3 jedoch nur H an S.
Oxidationszahlen
Wie schauen die Oxidationszahlen von SiH4 aus? Zählt hier Si als Metall oder Nichtmetall? Ist es also -4/+1, oder +4/-1?
Kohlenmonoxid
Ist CO Säure oder Base (Brönstedt)? Säureanhydrid wie CO2 ist es ja nicht, oder?
KHSO4 reagiert wie?
Wie reagiert eine Kaliumhydrogensulfatlösung? Hängt das nicht von den pKB-, pKS-Werten des Hydrogensulfations ab?
Natürlich, der pKS von Hydrogensulfat ist immer noch kleiner als +2. Damit reagieren solche Lösungen sauer.
Bindungswinkel im OF2
Bekanntlich ist Wasser ja ein gewinkeltes Molekül; der Bindungswinkel
ist 104,5°. Nun habe ich in meinem Chemieskript eine Winkelangabe für Sauerstoffdifluorid, also OF2, gefunden; dieses Molekül ist
doch genauso gebaut wie H2O, nur eben mit Fluor statt Wasserstoff.
Ich würde für OF2 nun einen größeren Bindungswinkel als bei H2O vermuten, weil:
Tatsächlich ist der Bindungwinkel laut Skript aber kleiner (103°).
pH und pOH beim Erwärmen?
Wenn ich Wasser erwärme von 25°C auf 60°C, wie verändern sich dann pH und pOH?
Autoprotolyse ist endotherm: OH- und H+-Konzentration nehmen zu bei
Temperaturerhöhung, d.h. beide p-Werte sinken.
Dipolmoment bei Salzen?
Wie ist das nun bei dem Dipolmoment bei Salzen? Wenn ich Ionen
habe, müßte ich doch immer eines haben! Oder betrachtet man nur die Einzelteile?
Nernstsche Gleichung
Was heißt "Verstärkung der Oxidationswirkung" des X-Ions durch "Ansäuern" bei der Nernstschen Gleichung?
Beispielsweise bei der Reduktion von Kaliumpermanganat sollte man die
Reduktionswirkung durch Ansäuern doch verstärken, weil sich dann das GGW
verschiebt (MnO4- + 5e +8H+ ---> Mn2+).
OZ des Schwefels
Bei Peroxomonoschwefelsäure (H2SO5) habe ich in einer DVP bei S die OZ +VIII gefunden. Kann Schwefel überhaupt mehr als +VI haben?
S zwar in der III. Gruppe, wird aber bei Edelgaskonfiguration keine Elektronen mehr abgeben.
Hat also maximal OZ +VI! Die O-Atome in der Peroxogruppe haben eine andere OZ als die restlichen O-Atome.
Die TOP 10 meistgefragtesten Reaktionsgleichungen der letzten 22 DVPs.
Die Reihenfolge stimmt in etwa. Ähnliche Reaktionen (mit nur anderen Ionen) zählen als eine. Ich denke, über so manches werdet Ihr erstaunt sein. Ich gebe keine Ergebnisse an! So könnt Ihr gleich mal testen.
Das Komplex-Special
by Walter Winter
"CO ist Säureanhydrid...
Atome der Nebengruppenelemente: wollen häufig 18 Elektronen in Valenzschale
haben (mit d-Orbital): Edelgaskonfiguration angestrebt
Linear gebaute Komplexe auch möglich, z. B. von Cu(I), Ag(I), Au(I), Hg(II)
Anzahl der Liganden: 2 4 6 Ag(I)/Au(I) [Ag(S2O3)2]3-, [Ag(CN)2] Cu(II) [Cu(NH3)4]2+, [Cu(H2O)4]2+ Al(III) [Al(OH)4]- [Al(H2O)6]3+
[Al(H2O)n(OH)(6-n)](n-3)+ n=3..6
Anzahl der Liganden: 4 6 Fe(III) [Fe(OH)4]- [Fe(H2O)6]3+, [Fe(H2O)5(OH)]2+, [Fe(CN)6]3- (Hexacyanoferrat(III)) Fe(II) [Fe(CN)6]4- (Hexacyanoferrat(II)) Sb(III) [Sb(OH)4]- Zn(III) [Zn(CN)4]- Cu(I) [Cu(CN)4]3-
Na klar, von der Kohlenstoffphlogistonsäure!" :-)
Der aktuelle Kommentar von Walter Winter
These: CO ist keine Brönstedt-Säure,
Neu entdeckte Elemente (Teil 1): Delirium (Dl)
denn:
eine Brönstedt-Säure muß ein Proton abgeben können und C ist kein
Proton und O ist auch keins. Nun könnte es ja sein, daß sich das Proton irgendwo versteckt hat. Es ist aber weder das C noch das O groß genug,
um ein Proton zu verstecken, ohne das es auffällt, denn das würde die Felder zu stark verändern. Ein Verstecken im Kern ist auch nicht
möglich, es sei denn das C ist gar kein C, sondern ein N. In der heutigen Zeit wäre das in Anbetracht eines ständigen, dekadenten
Verfalls der Gesellschaft und der Atomkerne schon möglich, aber mit derart philosophisch angehauchten Fragesetzungen wollen wir uns an
dieser Stelle nicht beschäftigen. Betrachtet man die steigenden Kriminalitätsraten jedoch, ist es wahrscheinlich, daß das C gar kein C
ist, sondern sich nur als solches tarnt. Man könnte dies als Gesetzeslücke interpretieren, denn das Gesetz zum Schutz der Autonomie
der Atomkerne (GzSAAk) konnte von der "Gesellschaft für Bewahrung von Recht und Ordnung im Mikrokosmos" noch nicht durchgesetzt werden. Ihr
seht also, daß die Frage, ob CO eine Brönstedt-Säure ist, tatsächlich nicht so einfach zu beantworten ist und fundierte, detaillierte
Kenntnisse in diversen Geisteswissenschaften, sowie in den für die Chemie essentiell wichtigen, unabdingbaren Voraussetzungen Astrologie,
Metaphysik und Alchemie nötig sind, um diese Frage qualifiziert diskutieren zu können. Mich würde nun interessieren, was die verehrte
Leserschaft zu diesem Thema meint, denn Leserbriefe sind natürlich sehr willkommen!
Aktuelles aus der Forschung.
Delirium gehört in die Untergruppe der
Hallugene. Es zeichnet sich durch noch
größere Farbenpracht als Vanadium aus,
so ist die Oxidationsstufe 0 grün, 1 gelb,
2 rot und zweieinhalb schwarz mit rosa Tupfen.
Entdeckt in den 60er Jahren. Preis pro kg
10 l 20 s 5 d.
Tabellen
Magnetisierung
Paramagnetisch Diamagnetisch Hinreichendes Kriterium fuer Paramagnetismus: Ungerade Elektronenzahl
des fraglichen Teilchens. Hinreichendes Kriterium fuer Diamagnetismus: Edelgaskonfiguration Im einzelnen laut alten DVPs (keine Garantie für Richtigkeit):
NO, NO2,
O2 als Triplettsauerstoff, O2+, Mn2+, ClO2, ONa+, O2 als Singulettsauerstoff, O3, CO, SO2, N2O4 Nach meiner Meinung (zu folgenden Stoffen äußerten sich die DVP-Korrekteure nicht): NF2, O2-, KO3-
Giftig bei Inkorporation
giftig nicht giftig Im einzelnen laut alten DVPs (keine Garantie für Richtigkeit):
HF, HN3, H2S,
Na2S (hier allerdings sagt eine DVP ja, eine andere nein), NaCN, HCN,
CrCl3, K2CrO4, K2Cr2O7,
O3, CO, NO, N2O (Vorsicht! N2O/O2 Mischung nicht giftig - siehe Zahnarzt!),
Cl2, PF3, PH3, T2O (Tritium!),
BeCl2, BeSO4 (Be2+ verdrängt Mg2+),
UF6, U2O3, PuO2, Cu(N3)2
N2, CO2, 14CO2, 13CO2, N2O/O2-Mischung
NaCl, NaAc, MgSO4, MgCl2,
K2HPO4, NaKHPO4, NaCO3, Na3PO4, NaHCO3, CaF2,
SiO2, H2SiO3
Schädlich in der Stratosphäre
Literatur
schädlich nicht schädlich Im einzelnen laut alten DVPs (keine Garantie für Richtigkeit):
CCl2F2, Ethan, Methan, NO, CO, CO2, FCKW, allg. offensichtlich FCKW, KW.
N2, O3, O2
Vielen Dank!
an
Andreas Aemissegger,
Michael Bannwarth,
Oliver Bedford,
Franz S. Borgerding,
Mathias Gross,
Oliver Kindermann,
Fritz Meininger,
Matthias Müller,
Hauke Redemann,
Peter Sauter,
Ernst-Udo Wallenborn sowie
Bernhard Wunderlich,
Marion Hochrein,
Christian Schön und
Walter Winter für die Antworten und die Mithilfe.
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