книги / Struktur und Bindung
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weis der Alkalimetallionen erfolgt spektralanalytisch und durch charakteristische Fällungsreak tionen.
Versuch 7.9
Auf einem Objektträger wird ein Tropfen NaCl-Lösung mit einem Tropfen Uranylacetatbzw. Magnesiumuranylacetat-Lösung versetzt.
Betrachten Sie nach Erwärmen und langsamer Abkühlung die Kristallbildung unter dem Mikro skop!
Die Fällung beruht auf der Bildung eines schwerlöslichen Doppelsalzes, das im Falle der Reak tion mit Magnesiumuranylacetat die Zusammensetzung NaMg(U02)3(CH3C 00)9 *9 H20 be sitzt.
Formulieren Sie die Ionengleichung!
•Nennen Sie typische Merkmale eines Doppelsalzes und weitere bekannte Beispiele!
•Überlegen Sie sich, welche Rolle das Wasser in der Kristallstruktur solcher Salze spielt!
Versuch 7.10
Ein Tropfen KCl-Lösung und ein Tropfen HC104-Lösung werden auf dem Objektträger vereinigt und die entstehenden Kristalle unter dem Mikroskop betrachtet. Durch Erwärmen mit der Spar flamme geht der Niederschlag in Lösung und kristallisiert bei langsamer Abkühlung in großen Kristallen aus (vgl. auch Versuch 6.12).
•Beschreiben Sie die äußere Kristallgestalt (Habitus) der KC104-Kristalle!
Versuch 7.11
Einige Tropfen KCl-Lösung werden im Reagenzglas mit einer [Co(N02)6]3“-Ionen enthaltenden Lösung versetzt. Letztere stellt man sich her, indem man eine Spatelspitze Co(N03)2 in etwa 5 ml Wasser löst, 2 Spatelspitzen NaN02 und einige Tropfen verd. Essigsäure zufügt. Diese Lösung läßt man unter gelegentlichem Schütteln möglichst mehrere Stunden an der Luft stehen, um eine Oxydation von Co2+- zu Co3+-Ionen zu erreichen. Die Reagenzlösung ist von eventuell gebilde tem Rückstand zu dekantieren. Bei der Fällung der K+-Ionen bildet sich das schwerlösliche Komplexsalz K2Na[Co(N02)6].
•Erläutern Sie den Unterschied, der zwischen einem Doppelsalz und einem Komplexsalz be steht!
•Formulieren Sie für das obige Reagens das Komplexbildungsund Komplexdissoziations gleichgewicht!
Rb+- und Cs+-Ionen zeigen ähnliche analytische Reaktionen wie K+-Ionen.
Versuch 7.12
Zu einer LiCl-Lösung werden einige Tropfen Na2C03-Lösung bzw. Na2HP04-Lösung und verd. NaOH gegeben.
Vergleichen Sie das Resultat mit den Reaktionen der anderen Alkalimetallionen!
•Informieren Sie sich in Lehrbüchern der analytischen Chemie über weitere schwerlösliche Alkaliverbindungen, und stellen Sie diese in einer Tabelle zusammen!
Die Flammenfärbung bzw. der spektralanalytische Nachweis eignen sich sowohl als Vorprobenre aktion (Was versteht man darunter?) als auch zur Identifizierung der Alkalimetalle innerhalb des analytischen Trennungsganges.
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Versuch 7.16
Je eine Spatelspitze LiCl, NaCl und KCl werden im Reagenzglas mit jeweils gleichen Mengen (etwa 1 ml) Ethanol oder n-Pentanol versetzt. Prüfen Sie die Löslichkeit!
•Wie läßt sich das abweichende Verhalten der Lithiumverbindungen erklären?
Die Alkalihalogenide bilden typische Ionenkristalle (-*LB 2, Abschn.5.), da die Elektronegativi tätsdifferenz der Bindungspartner groß ist. Die Schmelzpunkte liegen relativ hoch. Im gasförmi gen Zustand liegen Moleküle mit sehr stark polarer kovalenter Bindung vor, die im Gleichgewicht mit den Atomen stehen.
Die Kristalle der Alkalimetallhalogenide weisen eine hohe Symmetrie auf, wovon man sich im folgenden Versuch überzeugen kann.
Versuch 7.17
Bringen Sie eine KCl-Lösung auf dem Objektträger langsam zur Kristallisation, und beobachten Sie die Kristallform! Entnehmen Sie den ausstehenden Substanzflaschen einen gut ausgebildeten NaCloder KCl-Kristall! Zerdrücken Sie diesen auf dem Objektträger mit dem Spatel, und be trachten Sie die Bruchstücke! Was können Sie über deren Habitus aussagen?
•Beschreiben Sie die Gitter der Alkalimetallhalogenide?
•Welche Koordinationszahlen liegen vor, und welcher Zusammenhang besteht zwischen Koor dinationszahl und Radienverhältnis? (—>Abschn. 5.3.)
•Was versteht man unter Gitterenergie, und wovon hängt deren Größe ab?
Stellen Sie die experimentellen Werte der Gitterenergien der Alkalimetallchloride zusam men!
Versuch 7.18
Analysieren Sie ein unbekanntes Substanzgemisch, das Li+-, Na+- und K+-Ionen enthalten kann! Führen Sie den Nachweis spektralanalytisch und anhand von Fällungsreaktionen, die Sie kennengelemt haben! Prüfen Sie mit den Ihnen bekannten Nachweisreaktionen auch auf die An ionen CI“, SO]~, CO*- und NOj"!
7.3.Erdalkalimetalle (2. Hauptgruppe)
(->LB 2, Abschn. 15.)
Elemente und Sauerstoffverbindungen
Die Elemente der 2. Hauptgruppe sind ebenfalls typische Metalle. Sie reagieren in stark exother mer Reaktion mit Sauerstoff zu Oxiden ionischen Charakters mit hohen Werten für die Gitter energien.
Versuch 7.19
Ein Magnesiumspan wird mit einer Tiegelzange in die Brennerflamme gehalten. Der Verbrennungsrückstand wird auf einem Uhrglas mit wenigen Tropfen Wasser angefeuchtet und in die Aufschlämmung ein Stück Unitestpapier getaucht.
Versuch 7.20
Wiederholen Sie Versuch 7.19 mit einem kleinen Stück Calcium, und überlegen Sie sich, wie sich die anderen Erdalkalimetalle verhalten würden!
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Versuch 7.25
Geben Sie zu einer MgCl2-Lösung einige Tropfen verd. NH3! Wiederholen Sie den Versuch, nachdem Sie vor der NH3-Zugabe eine Spatelspitze NH4C1 zugesetzt haben!
•Erklären Sie die Begriffe »Pufferwirkung« und »Pufferlösung«, und erläutern Sie diese am Beispiel NH3/NH4CI des Versuchs 7.25!
Versuch 7.26
Dampfen Sie in je einem Reagenzglas eine MgCl2und eine BaCl2-Lösung zur Trockne ein! Prü fen Sie die entweichenden Dämpfe mit Unitestpapier!
Versuchen Sie, die Rückstände wieder in Wasser zu lösen!
Hinweis: Formulieren Sie als Endprodukt im Falle des Eindampfens der MgCl2-Lösung Mg2OCl2.
Die Hydroxide nehmen wie die der Alkalimetalle C02 aus der Luft auf und bilden Carbonate.
•Welche Bedeutung hat dieser Vorgang in der Technik? Was ist Mörtel?
Die Carbonate lassen sich durch Erhitzen wieder in die entsprechenden Oxide und C02 spal ten.
Versuch 7.27 (Gruppenversuch)
Je 1 g MgC03, CaC03 und BaC03 werden in Porzellantiegeln je 30 Minuten bei 700 °C im elektri schen Ofen erhitzt, die erkalteten Proben in Wasser aufgeschlämmt und mit Unitestpapier ge prüft.
•In welcher Reihenfolge nimmt die thermische Stabilität der Carbonate zu? Begründen Sie diese Gesetzmäßigkeit!
Versuch 7.28 |
(Gruppenversuch) |
Aus CaO stellt man zunächst eine gesättigte Ca(OH)2-Lösung her. Danach wird aus einer C02-Stahlflasche durch ein kapillar ausgezogenes Glasröhrchen C02 in etwa 200 ml der Aus gangslösung eingeleitet, bis sich der zunächst gebildete Niederschlag wieder gelöst hat.
•Welche Reaktionen spielen sich ab, und welcher Zusammenhang besteht zur Härte des Was sers?
•Was ist temporäre und permanente Härte des Wassers?
•Informieren Sie sich über Methoden der Wasserenthärtung!
Die Erdalkalimetalle bilden zahlreiche Salze, in denen zweifach positiv geladene Kationen vor liegen. Lediglich von Beryllium existieren solche Be2+-Ionen selbst in Verbindungen mit An ionen starker Säuren (Sulfat, Chlorid u. a.) nicht. Hier dominiert der kovalente Bindungstyp (-»LB 2, Abschn. 15.1.). Ionischen Charakter haben jedoch die hydratisierten [Be(H20)4]2+-Kat- ionen. Hydratwasser enthalten auch zahlreiche Salze der anderen Erdalkalimetalle, vornehmlich die mit geringerem Ionenradius. Begründen Sie diese Tatsache!•
•Schreiben Sie die Substanzformeln von mindestens 5 wasserhaltigen Erdalkalimetallsalzen auf!
Nehmen Sie hierzu entsprechende Lehrbücher der anorganischen Chemie zu Hilfe!
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