4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Phosphors - Trihalogenide -

4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe

Halogenverbindungen des Phosphors - Trihalogenide

-


Halogenverbindungen des Phosphors - Trihalogenide

-

Die Trihalogenide hydrolysieren leicht zur Phosphonsäure:


Halogenverbindungen des Phosphors - Pentalogenide



- PF5 ist ein ein farbloses, hydrolyseempfindliches Gas

- PF5 läßt sich aus PCl5 durch Chlor-Fluor-Austausch mit AsF5 darst.

- intermediär treten die Mischhalogenide PClnF5-n auf

- elektronegativere Liganden (F ggüber Cl) besetzen axiale Positionen

- PF5 reagiert als starke Lewis-Säure mit F- zu PF6-



- die Pentahalogenide hydrolysieren leicht zu Phosphorsäure und HX



- die Pentahalogenide hydrolysieren leicht zu Phosphorsäure und HX

Strukturen


Schwefel - Phosphor - Verbindungen

- bekannt sind binäre Sulfide P4Sn mit n = 3 bis 10








Phosphor - Stickstoff - Verbindungen

- Chlorphosphazene entstehen aus PCl5 und NH4Cl im Autoklaven

- es entstehen cyclische oder polymere Verbindungen

(NPCl2)3

(NPCl2)3 (NPCl2)n


Phosphor - Stickstoff - Verbindungen

- die Chloratome in (NPCl2)n lassen sich z.B. durch F, Br, SCN, NR2,

CH3, C6H5, OR und andere ersetzen

- Hydrolysebeständigkeit durch Gruppen wie OR, NR2 oder R:

Verwendung als + Faser + Schläuche

+ Folie + Gewebe

- Ersatz von Cl durch OCH2F3 führt zu Inertmat. (Organersatzteile)


Verbindungen des Arsens - Sauerstoffverbindungen

- Arsen(III)oxid As2O3 (Arsenik) : weißes, sublimierbares Pulver

- entsteht aus den Elementen durch Verbrennung oder

- technisch beim Abrösten

arsenhaltiger Erze

- kubische Modifikation sowie Dampf besteht aus As4O6- Molekülen

- monokline Modifikation

liegt polymer in

gewellten Schichten vor


Verbindungen des Arsens - Sauerstoffverbindungen

- Arsen(III)oxid As2O3 (Arsenik) : weißes, sublimierbares Pulver

- stark giftig (bereits 100 mg letal)

- mäßig in Wasser löslich unter Bildung arseniger Säure H3AsO3

- durch Oxidation von As oder As2O3 mit HNO3 erhält man

Arsensäure H3AsO4

- von ihr sind drei Reihen Arsenate ableitbar

- As2O5 kann durch Entwässerung von H3AsO4, nicht durch

Verbrennung von As hergestellt werden


Verbindungen des Arsens - Schwefelverbindungen

- bekannt sind die binären Verbindungen As4Sn (n = 3,4 5, 6, 10)

- natürlich kommen As4S4 (Realgar)


Verbindungen des Arsens - Schwefelverbindungen

- bekannt sind die binären Verbindungen As4Sn (n = 3,4 5, 6, 10)

- natürlich kommen As4S4 (Realgar) und As4S3 (Auripigment) vor


Verbindungen des Arsens - Halogenverbindungen

- bekannt sind die binären Halogenide AsX3, As2X4 und AsX5

- Herstellung aus den Elementen

- mit Wasser erfolgt Hydrolyse


Verbindungen des Antimons - Sauerstoffverbindungen

- beim Verbrennen an der Luft entsteht Sb2O3

- wie beim Arsenoxid eine kubische Modifikation (Sb4O6 - Moleküle)

- bei 606 °C Umwandlung in die rhombische Modifikation:

polymere Kettenstruktur


Verbindungen des Antimons - Schwefelverbindungen

- Antimon(III)-sulfid Sb2S3 fällt aus sauren Sb(III) - Lösungen beim

Einleiten von H2S als amorpher orangeroter Niederschlag aus

- beim Erhitzen entsteht die stabile grauschwarze kristalline

Modifikation, die auch in der Natur vorkommt


Verbindungen des Antimons - Schwefelverbindungen

- Antimon(III)-sulfid Sb2S3 fällt aus sauren Sb(III) - Lösungen beim

Einleiten von H2S als amorpher orangeroter Niederschlag aus

- beim Erhitzen entsteht die stabile grauschwarze kristalline

Modifikation, die auch in der Natur vorkommt

- Sb2S3 ist orangerot und wird in Zündholzköpfen als brennbare

Komponente verwendet


Verbindungen des Bismuts

- aus Bismutsalzlösungen fällt mit Alkalilauge Bi2O3 xH2O als

flockiger, weißer Niederschlag aus

- beim Erhitzen entsteht daraus gelbes Bi2O3

- Bismutate kann man wie folgt erhalten:


Verbindungen des Bismuts

- die Bismuttrihalogenide BiX3 sind kristalline Substanzen

- Herstellung erfolgt nach:

- die Hydrolyse ergibt Bismuthalogenidoxide:


Gruppeneigenschaften



-



C



C Si



C Si

Ge



C Si

Ge Sn



C Si

Ge Sn Pb



-



-



-





- charakteristisch für das C-Atom ist seine Fähigkeit, mit anderen

Nichtmetallatomen Mehrfachbindungen einzugehen:



- charakteristisch für das C-Atom ist seine Fähigkeit, mit anderen

Nichtmetallatomen Mehrfachbindungen einzugehen

- wichtigste Oxidationsstufen sind +2 und +4;

- mit wachsender Ordnungszahl nimmt die Stabilität der Verbdg. mit

der Oxidationszahl +2 zu, die der Oxidationszahl +4 ab:

+ PbH4 und PbCl4 sind unbeständig,

CH4 und CCl4 sehr stabil

+ nur beim Pb sind die Pb(II) Verbdg. stabiler


Vorkommen

- Kohlenstoff kommt elementar als Diamant oder Graphit vor


Vorkommen


- daneben existieren die Fullerene, sphärisch geformte kondensierte

Ringsysteme, z.B. C60, das

z.B. in Kohle aus dem

Präkambrium nachweisbar ist


Vorkommen


- chemisch gebunden in Carbonaten:

+ Dolomit CaCO3 * MgCO3

Dolomiten / Südtirol


Vorkommen


- chemisch gebunden in Carbonaten:

+ Dolomit CaCO3 * MgCO3

+ Magnesit MgCO3

+ Siderit FeCO3

+ Malachit Cu2[(OH)2CO3]

+ Azurit Cu3[OHCO3]2

+ Rhodochrosit MnCO3


Vorkommen


- chemisch gebunden in Carbonaten

- im Pflanzen- und Tierreich wesentl. Bestandteil aller Organismen


Vorkommen

- aus urweltlichen

Pfl. und Tieren

entstanden Kohlen,

Erdöl, Erdgas


Vorkommen




- aus urweltlichen Pfl. und Tieren entstanden Kohlen, Erdöl, Erdgas

Braun-

Kohle

Stein-


Vorkommen

- Die Luft enthält

> 0,03 Vol. %

CO2,

das Meerwasser

0,005 % CO2


Vorkommen




- aus urweltlichen Pfl. und Tieren entstanden Kohlen, Erdöl, Erdgas

- Die Luft enthält > 0,03 Vol. % CO2, das Meerwasser 0,005 % CO2

- Die C-Mengen in Biosphäre: Atmosphäre: Hydrosphäre: Lithosphäre

verhalten sich wie: 1 : 2 : 50 : 100.000


Vorkommen

- Silicium ist das zweithäufigste Element der Erdkruste

- kein elementares Vorkommen, sondern als

- SiO2 und in einer Vielzahl von Silikaten

Quarz, SiO2


Vorkommen

- Germanium kommt nur in seltenen sulfidischen Mineralien vor

- Ausgangsmaterial zur Elementdarstellung ist Germanit Cu6FeGe2S8

Germanit, Namibia


Vorkommen

- Zinn kommt selten elementar vor

- wichtigstes Zinnerz ist Zinnstein (Cassiterit)

Neumexiko


Vorkommen

- Zinn kommt selten elementar vor

- wichtigstes Zinnerz ist Zinnstein (Cassiterit)

- seltener ist Zinnkies (Stannin) Cu2FeSnS4

bild

Zinnkies,Hunan, China


Vorkommen

- Blei kommt in folgenden Erzen vor:

+ Bleiglanz (Galenit) PbS

Sweetwater, USA


Vorkommen

- Blei kommt in folgenden Erzen vor:

+ Bleiglanz (Galenit) PbS

+ Weißbleierz PbCO3

+ Rotbleierz PbCrO4

+ Gelbbleierz PbMoO4

+ Scheelbleierz PbWO4

+ Anglesit PbSO4

alle natürlichen Bleivorkommen sind Pb(II)-Verbindungen

Anglesit, Marokko


Die Elemente

- die


Die Elemente - Kohlenstoff

- Kohlenstoff kristallisiert in den Modifikationen Diamant und Graphit

- Im Diamant ist jedes C-Atom tetraedrisch von vier anderen C-

Atomen umgeben

- sp3 -Hybridüberlappung; hohe C-C Bindungsenergie (348 kJ/mol)



- Kohlenstoff kristallisiert in den Modifikationen Diamant und Graphit

- Im Diamant ist jedes C-Atom tetraedrisch von vier anderen C-

Atomen umgeben

- sp3 -Hybridüberlappung; hohe C-C Bindungsenergie (348 kJ/mol)

- daraus folgen große Härte (Mohs 10)

und Glanz (Edelsteine)



- Graphit kristallisiert in Schichtstrukturen

- innerhalb jeder Schicht hat jedes C-Atom 3 Nachbarn

- sp2 -Hybridisierung mit 120 °

Graphit, Sri Lanka





- sp2 -Hybri-

disierung

mit 120 °





- sp2 -Hybridisierung mit 120 °

- metallischer Glanz und Leitfähigkeit innerhalb der Schichten durch

gut bewegliche -Elektronen

- C-C Abstand im diamant 154 pm, im Graphit inn. d. Sch. 142 pm

- zwischen den Schichten 335 pm 0,0001 d. Leitfähigkeit!



- Verwendung als

+ Schmiermittel

+ Elektrodenmaterial

+ Bleistiftminen

- Graphit verbrennt an der Luft bereits bei 700 °C zu CO2



- Koks, Ruß und Holzkohle : schlecht kristallisierter, verunreinigter

mikrokristalliner Graphit



- Aktivkohle : feinkristalline, lockere Graphitform mit großer Ober-

fläche (1000 m2/g)

Bild Fußballfeld

- Erzeugung durch Erhitzen von Holz, tierischen Abf. oder

Rohrzucker

unter Zusatz von Sinterverhinderern (ZnCl2)



- Aktivkohle : Verwendung :

+ Spiritusentfuselung

+ Entfärbung von Lösungen



- Aktivkohle : Verwendung :

+ Spiritusentfuselung

+ Entfärbung von Lösungen

+ Gasmaskeneinsätze

+ Abwasserreinigung


Die Elemente - Silicium, Germanium, Zinn, Blei

- Si, Ge und graues Zinn kristallisieren ebenfalls im Diamantgitter

- das (nichtmetallische) graue Zinn ist nur unterhalb 13 °C beständig;

darüber ist das met. Zinn (-Zinn) stabiler











- Blei kristallisiert in einer typischen Metallstruktur (kub. dichteste P.)

- bläulichgrau, frische

Schnittflächen zeigen

Metallglanz

- duktil


Die Elemente - Darstellung, Reaktion, Verwendung

- technisch wird Si durch Reduktion von Quarz mit Kohle hergestellt







- technisch wird Si durch Reduktion von Quarz mit Kohle hergestellt

- hochreines Si für Halbleiterzwecke erhält man nach:



- hochreines Si für Halbleiterzwecke erhält man nach:

- daraus gewinnt man Silicium-

einkristalle nach dem

Zonenschmelzverfahren



- Verwendung findet Si in der Halbleitertechnik

Fotozellen aufSiliciumbasis



- Si reagiert bei RT nur mit Fluor; mit den anderen halogenen, O2,

N2, S, C und vielen Metallen erst bei hohen Temperaturen

- Passivierung bei Säureeinwirkung

- in heißen Laugen Rkn.:



- Germanium wird über aus Germanit mit Säuren erzeugtem GeO2

gewonnen:

- reinstes Ge wird durch Zonenschmelzen erhalten



- Zur Darstellung von Zinn wird Zinnstein mit Kohle reduziert:

- aus Weißblechabfällen wird Zinn

elektrolytisch wiedergewonnen



- Bei RT ist Sn ggüber Wasser und Luft beständig, von starken

Säuren und Basen wird es angegriffen:



- Zinn dient zur Herstellung von Geschirr



- Zinn dient zur Herstellung von Geschirr, zum Verzinnen



- Zinn dient zur Herstellung von Geschirr, zum Verzinnen,

als Legierungsbestandteil



- Zinn dient zur Herstellung von Geschirr, zum Verzinnen,

als Legierungsbestandteil

+ Bronzen sind Cu-Sn- Legierungen



- Für die Herstellung von Blei wird ausschließlich Bleiglanz PbS

in 2 Verfahren verwendet:











- Aufgrund Passivierung löst sich Pb trotz negativen Standard-

potentials nicht in Schwefel-, Salz- oder Flußsäure

- In Gegenwart von Luftsauerstoff und Wasser wird Blei angegriffen:



- Blei wird verwendet zur Herstellung von:

+ Bleirohren

+ Flintenschrot

+ Bleilagermetalle

+ Akkumulatorplatten


Graphitverbindungen

- Graphit reagiert unter Erhalt seiner Schichtstruktur zu zahlreichen

polymeren Verbindungen

- als kovalente Graphitverbindung erhält man aus Graphit und Fluor

bei 400 - 600 °C Graphitfluorid CFn; ab 700 °C CF4

+ Schichtabstand 800 pm+ keine -Elektronen:

* nichtleitend* farblos


Graphitverbindungen

-

Aufsicht auf das Gitter von C8K


Carbide

- C. sind Verbindungen des Kohlenstoffs mit Metallen und den

Halbmetallen B und Si

- C. können in kovalente, salzartige und metallische C. eingeteilt

werden


Carbide

- kovalente Carbide

+ Siliciumcarbid SiC (Carborund) ist sehr hart, thermisch und

chemisch resistent, gut wärmeleitend und ein Halbleiter

+ es dient als Schleifmittel, sowie zur Herst. von feuerfesten

Steinen und (Silit)heizstäben


Carbide

- kovalente Carbide

+ SiC dient als Schleifmittel, sowie zur Herst. von feuerfesten



Carbide

- kovalente Carbide

+ SiC dient als Schleifmittel, sowie zur Herst. von feuerfesten


+ technisch wird es aus Quarzsand und Koks hergestellt:


Carbide

- salzartige Carbide werdenmit elektropositiven Metallen gebildet

- es sind hydrolyseempfindliche Feststoffe

- am häufigsten sind ionische Carbide mit dem

Acetylenid - Ion CC2-


Carbide

- salzartige Carbide werdenmit elektropositiven Metallen gebildet

- es sind hydrolyseempfindliche Feststoffe

- am häufigsten sind ionische Carbide mit dem

Acetylenid - Ion CC2-

- Mit Wasser erfolgt Zersetzung zu Acetylen (Ethin)


Carbide

- Mit Wasser erfolgt Zersetzung zu Acetylen (Ethin)

Carbidlampen


Carbide

- CaC2 besitzt große technische Bedeutung und wird aus Branntkalk

und Koks im elektrischen Ofen dargestellt:

- die Hauptmenge wird zu Acetylen weiterverarbeitet


Carbide

- die Hauptmenge wird

zu Acetylen

weiterverarbeitet


Carbide

- CaC2 besitzt eine verzerrte NaCl - Struktur


Carbide

- außer den „Salzen des Acetylens“ gibt es noch solche ionische

Carbide, die sich von den KW Methan und Propin ableiten lassen:


Carbide

- in den metallischen Carbiden besetzen Kohlenstoffatome die Lücken

von Übergangsmetall - Gittern

- die entstehenden Stoffe besitzen + große Härte

+ hohe Schmelzpunkte

+ metallische Leitfähigkeit


Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs

- die wichtigsten Oxide des Kohlenstoffs sind das

+ Kohlen(stoff)monoxid CO und das

+ Kohlen(stoff)dioxid CO2

daneben gibt es das

+ Kohlensuboxid C3O2 und das

+ Mellithsäureanhydrid C12O9



- Kohlenstoffmonoxid CO ist ein

+ farbloses,

+ geruchloses

+ sehr giftiges Gas (Fp. -204 °C, Kp. -191,5 °C),

es ist + isoelektronisch zu Distickstoff

und ensteht bei unvollständiger Verbrennung von Kohlenstoff



- technisch erhält man CO bei der Erzeugung von Wassergas

- CO ist neben H2, CH4, und etwas CO2 und N2 im Leuchtgas enth.

- im Labor stellt man CO durch Wasserentzug aus Ameisensäure her:



- an der Luft verbrennt CO mit blauer Flamme zu CO2:



- mit Übergangsmetallen bildet CO eine Vielzahl von

Carbonylkomplexen

- folgende Reaktion dient zur Reindarstellung von Ni oder CO:



- mit Übergangsmetallen bildet CO eine Vielzahl von

Carbonylkomplexen

- folgende Reaktion dient zur Reindarstellung von Ni oder CO:

- große technische Bedeutung besitzt die Umsetzung von CO mit H2:


Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs - CO2

- Kohlen(stoff)dioxid CO2 ist ein

+ farbloses,

+ geruchloses

+ unbrennbares Gas




+ farbloses,

+ geruchloses

+ unbrennbares Gas

+ eineinhalbmal dichter als Luft




+ farbloses,

+ geruchloses

+ unbrennbares Gas


+ leicht zu verflüssigen (tK = -31 °C, pK = 73,7 bar)

+ bei Normaldruck Sublimation bei -78 °C




+ farbloses,

+ geruchloses

+ unbrennbares Gas


+ leicht zu verflüssigen (tK = -31 °C, pK = 73,7 bar)

+ bei Normaldruck Sublimation bei -78 °C

+ 1 l H2O löst bei NB 0,9 l CO2



- das CO2 - Molekül ist linear gebaut, C ist sp - hybridisiert

- Grenzstrukturen berücksichtigen Delokalisierung der -Elektronen



- CO2 entsteht bei der vollständigen Verbrennung von Kohlenstoff




- sowie als Nebenprodukt beim Kalkbrennen





- und im Labor durch Zersetzung von Carbonaten mit Säuren

Bild Carbonatzers





- und im Labor durch Zersetzung von Carbonaten mit Säuren

- das beständige CO2 zersetzt sich erst bei hohen Temperaturen

- zwischen C, CO und CO2 existiert das sog. Boudouard - Gleichgew.

- auch durch H2 wird CO2 nur bei hohen Temperaturen reduziert



- CO2 ist von größter Bedeutung für die belebte Natur:

+ Menschen und Tiere atmen es als Stoffwechselprodukt aus

+ Pflanzen nehmen es beim Assimilationsprozeß auf und

wandeln es mit Hilfe von Lichtenergie in Kohlenhydrate um



Bild CO2-Gehalt


Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs - C3O2 und C12O9

- C12O9 ist eine „weiße“, sublimierbare, bei RT metastabile Substanz


Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs - Kohlensäure und Carbonate

- CO2 ist das Anhydrid der Kohlensäure H2CO3

- eine wäßrige Lösung von CO2 reagiert schwach sauer (pH 4-5):

- die Zusammenfass. der Gln 1 und 2 liefert den pKS bezogen auf CO2:



- H2CO3 läßt sich aus wäßriger Lösung nicht isolieren

- als zweibasige Säure bildet die Kohlensäure

+ Hydrogencarbonate (Bicarbonate) HCO3-

+ Carbonate CO32-

+ weit verbreitet in vielen Modifikationen sind CaCO3

und Dolomit CaMg(CO3)2



CaCO3






+ Carbonate CO32-

mesomeriestabilisiertes Carbonation






+ Carbonate CO32-

+ schwerlösliches CaCO3 wird durch CO2-haltige

Wässer in lösliches Calciumhydrogencarbonat überf.


Sauerstoffverbindungen des Kohleffs - Kohlensäure und Carbonate

+ schwerlösliches CaCO3

wird durch CO2-haltige

Wässer in lösliches

Calciumhydrogencarbonat

überführt

der natürliche Kalkkreislauf



- auf diese Weise entsteht die Carbonathärte (temporäre Härte) des

Wassers

- Beim Erhitzen verschiebt sich das GG nach links und CaCO3 fällt

aus Kesselsteinbildung, Tropfsteinhöhlen

bild



- auf diese Weise entsteht die Carbonathärte (temporäre Härte) des

Wassers

- Beim Erhitzen verschiebt sich das GG nach links und CaCO3 fällt

aus Kesselsteinbildung, Tropfsteinhöhlen

- Zur Wasserenthärtung verw. man Polyphosph. oder

Ionenaustauscher


Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs - Kohlensäurederivate

- Harnstoff CO(NH2)2 gilt als erste synthetisierte organische

Verbindung (Wöhler 1828)

- technische Herstellung aus Ammoniak und Kohlendioxid:

- als Zwischenprodukt bildet sich das Ammoniumsalz der

Carbaminsäure:


Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffs - Kohlensäurederivate

- Phosgen COCl2 ist das Dichlorid der Kohlensäure

- reaktionsfähiges, giftiges Gas (Grünkreuz!)

- technische Herstellung aus CO und Cl2


Stickstoffverbindungen des Kohlenstoffs - Kohlensäurederivate

Hydrogencyanid HCN (Blausäure)

- farblose, äußerst giftige, nach bitteren Mandeln riechende

Flüssigkeit (Kp. 26 °C)

- schwache Säure

- 2 Tautomere

- technische Darstellung aus Methan und Ammoniak


Stickstoffverbindungen des Kohlenstoffs - Kohlensäurederivate

Hydrogencyanid HCN (Blausäure)

- Salze sind die Cyanide mit dem Cyanidion CN-

- CN- isoelektronisch mit CO und N2

- Cyanide entwickeln mit Säuren HCN, Luft-CO2 ist ausreichend


Halogen- und Schwefelverbindungen des Kohlenstoffs

- CF4: farbloses, sehr stabiles Gas; Endprodukt bei Graphitfluorierung

- CCl4: farblose unbrennbare Flüssigk. (Kp. 76 °C); chemisch träge,

Verwendung als Lösungsmittel und Feuerlöschmittel

- Kohlenstoffdisulfid CS2 entsteht aus Schwefeldampf und Kohlenstoff

- farblose, sehr giftige, leicht entzündliche Flüssigkeit (Kp. 46 °C)

- gutes LM für Fette, Öle, S, P und I


Wasserstoffverbindungen des Siliciums

- Silicium bildet kettenförmige Silane der allgemeinen Zusammen-

setzung SinH2n+2 (entspricht den Alkanen)

- anders als Alkane sind Silane endotherme Verbindungen

- beim Erhitzen zerfallen sie in die Elemente;

- an der Luft sind sie selbstentzündlich und verbrennen zu SiO2

und H2O


Sauerstoffverbindungen des Siliciums

- SiO2 ist im Gegensaztz zu CO2 ein polymerer, harter Festkörper

- Si-Atome sind sp3-hybridisiert und tetraedrisch mit vier Sauerstoff-

atomen verbunden


Sauerstoffverbindungen des Siliciums

- SiO2 existiert in verschiedenen Modifikationen; Unterschied:

dreidimensionale Anordnung der SiO4-Tetraeder

- rasches Abkühlen einer SiO2-Schmelze führt zu metastabilem

„Quarzglas“, das bei höhereren Temp. (tempern) kristallisiert

- gute Temperaturwechselbeständigkeit hitzebeständige Apparate

- UV-Licht Durchlässigkeit Quarzlampen

- faserförmiges SiO2 aus Oxidation

von SiO:


Sauerstoffverbindungen des Siliciums - Kieselsäuren, Silicate

- Orthokieselsäure H4SiO4 einfachste Sauerstoffsäure des Siliciums

- nur in großer Verdünnung im GG beständig (< 0,002 mol/l)

- bei höherer Konz. spontane Kondensation zu Polykieselsäuren:



- Orthokieselsäure H4SiO4 einfachste Sauerstoffsäure des Siliciums

- nur in großer Verdünnung im GG beständig (< 0,002 mol/l)

- bei höherer Konz. spontane Kondensation zu Polykieselsäuren

- Kondensationsendprodukt ist SiO2

- eine hochkondensierte Polykieselsäure ist das Kieselgel;

- in entwässerter Form Silicagel (große Oberfläche, Adsorptionsmittel)



- Silicate (Salze der Kieselsäuren) sind als Hauptbestandteil der

Erdkruste, sowie als technische Produkte von großer Bedeutung

- in allen Silicaten besitzt Si die KZ 4 und bildet SiO4-Tetraeder

- die SiO4-Tetraeder sind nur über gemeinsame Ecken verknüpft;

nie über Kanten oder Flächen

- die wichtigsten Silicattypen werden im Folgenden vorgestellt:



SilicattypenZirkon, ZrSiO4, Eifel

Phenakit, Be2SiO4Pakistan



Silicattypen

Bild Thortveitit, Sc2Si2O7

Bild Barysilit, Pb3Si2O7



Silicattypen

Beryll, Al2Be3Si6O18

Brasilien

Bild Aquamarin



SilicattypenHornblende,etwa Si6Al2O22

Odenwald



SilicattypenTalk,

Mg3Si4O10(OH)2

dient alsFüllstoff in

- Anstrichmitteln

- Lacken,

sowie



SilicattypenSpeckstein

Zusatz in Pudernund Schminke



Silicattypen - Glimmer sind Alumosilicate, ebenso

Muskovit, Norwegen

- Kaolinit Al4Si4O10(OH)8



Silicattypen

Gerüst- oder Tektosilicate - z.B. Felspate Al4Si4O10(OH)8

Nor-wegen

Orthoklas,KAlSi3O8

Spanien

Albit, NaAlSi3O8



Silicattypen

Gerüst- oder Tektosilicate - z.B. Zeolithe


Sauerstoffverb. des Siliciums - Kieselsäuren, Silicate, Gläser

Gläser

- sind ohne Kristallisation erstarrte Schmelzen

- Ordnung nur in kleinen Bezirken vorhanden (Nahordnung)

- kein scharfer Schmelzpunkt,

sondern Erweichungsbereich



Gläser

- sind ohne Kristallisation erstarrte Schmelzen

- Ordnung nur in kleinen Bezirken vorhanden (Nahordnung)

- kein scharfer Schmelzpunkt, sondern Erweichungsbereich

- Glaszustand ist metastabil

- glasartiges Erstarren neben SiO2 und Silicaten auch bei GeO2, P4O10,

As2O5, und B2O3

- Gläser im engeren Sinne bestehen aus SiO2, Na2O, K2O, CaO



Gläser


- SiO4-Tetraeder sind Netzwerkbildner,

basische Oxide Netzwerkwandler



Gläser


kristallines SiO2 glasiges SiO2



Gläser


kristallines SiO2 glasiges SiO2 Glas mit Netzwerkwandlern



Gläser


- gewöhnliches Fenster-, Flaschenglas besteht aus Na2O, CaO und SiO2



Gläser


- gewöhnliches Fenster-, Flaschenglas besteht aus Na2O, CaO und SiO2

- Zusatz von K2O liefert schwer schmelzbare Gläser

- Zusatz von PbO erhöht das

Brechungsvermögen (Bleikristallglas)



- Färbungen werden durch Zusätze von Metalloxiden erzielt:

+ Fe(II)oxid färbt grün

+ Fe(III)oxid braun

+ Co(II)oxid blau

+ kolloide Metalle

ergeben Rubinglas

+ festes SnO2 oder Ca3(PO4)2 trübt

- Emaille ist getrübtes Schutzglas


Sauerstoffverb. des Siliciums - Kieselsäuren, Silicate, Keramik

- keramische Erzeugnisse entstehen durch Brennen von Tonen

- Tone bestehen aus Schichtsilicaten (z.B. Kaolinit, Montmorillonit)


Sauerstoffverb. des Siliciums - Kieselsäuren, Silicate, Keramik

- keramische Erzeugnisse entstehen durch Brennen von Tonen

- Tone bestehen aus Schichtsilicaten (z.B. Kaolinit, Montmorillonit)

- Porzellan (50% Kaolin, 25% Quarz, 25% Feldspat) wird bei 1400-

1500 °C gebrannt


Sauerstoffverb. des Siliciums - Kieselsäuren, Silicate

- keramische Erzeugnisse

- wäßrige Lösungen von Alkalimetallsilicaten sind als Wasserglas im

Handel

- Verwendung als + mineralischer Leim

+ Leimen und Imprägnieren von Papier

+ Konservierung

+ Flammschutzmittel für Holz und Gewebe


Sauerstoffverb. des Siliciums - Kieselsäuren, Silicate

- die Lösungen reagieren alkalisch:

- angesäuerte Lösungen kondensieren zu gallertigem SiO2 · H2O

- Einbringen von Metallsalzkristallen in Wasser-

glaslösungen führt zu „chemischen Gärten“:

4 Nichtmetalle 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Halogenverbindungen des Phosphors - Trihalogenide -

Documents