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Katja Platters Homepage - Vorlesungen etc. von Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Semester)

Katja Platters Homepage
Vorlesungen etc. von Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Semester)

zuletzt ge�ndert am 03. Dezember 1997


u971104b.htm
Prof. Breitinger, H 2

Alles muss dokumentiert werden (Nachvollziehbarkeit, Kontrolle)

Salze f�llen
Zentrifugieren
Extrahieren

F�llen
* Vorsicht! Kolloidl�sung m�glich, erkennbar am Tyndall-Effekt (Lichtstreuung)
* Bildung von vielen winzigen Keimen bei zu hohen Konzentrationen der F�llungssubstanzen, schwer abtrennbar - kein sauberes F�llungsprodukt. Abhilfe: F�llungsreagenz durch Zugabe ihrer Vorstufen erst erzeugen -> Homogenf�llung

F�llung von Hydroxiden mit "Urotropin" = Hexamethylentetramin (Formaldehyd CH2O + Ammoniak NH3)
[Bild von Hexamethylentetramin, Tetraeder aus N mit CH2 als Verbindungen] --Hydrolyse--> OH^-
u971106b.htm
Seminar f�r Studenten der Chemie WS 1997/98 (1. Semester)

Botulinus-Toxin = 3 * 10^-8 mg sind t�dlich (giftigste bek. Substanz)
Nicotin: 70 mg (ca. 100 Zigaretten)
DDT: 10^4 - 3 * 10^4 mg
NaCl 2 * 10^5 mg = 200 g
Ethanol: 2,5 * 10^5 mg t�dlich

kristallene Feststoffe:
Ionenkristalle
Molek�lkristalle

Ionenkristalle:
* Zusammenhalt elektrostatisch (Couloumb), beeinflusst durch Ionenradius und -ladung

Verbindungen mit NaCl-Struktur, Schmelzpunkt und Ionenradius
NaCl, NaF, MgO

Molek�lkristalle:
* Zusammenhalt durch Dispersionskr�fte (schwach), niedrige Schmelzpunkte, z. B. Benzol: Schmp. 5 Grad Celsius
* Molek�lpackung
* Wasserstoffbr�cken
<1>

Trocknen
* mit Trockenmittel, z. B. CaCl2, H2SO4, P4O10 (e. g. als "Siccapent"), Silicagel (regenerierbar), Blaugel (mit Co(II)-Verb., blau: trocken, rosa: voll H2O), Zeolithe (Stoffe mit grossen Hohlr�umen = Molekularsiebe, regenerierbar, f�r Gase, org. Fl�ssigkeiten)
* Kondensation bei tiefen Temperaturen
- NaCl(23 %)/Eis eutektische Temperatur - 21 Grad Celsius
- CO2-K�ltemischung: Dichte sollte so sein, dass das CO2 oben mischt. - 80 Grad Celsius, verwenden in doppelwandigen Gef�ssen = Dewar-Gef�ss (mit kunststoffb�ndern bekleben wg. Splittern)
- fl�ssiger Stickstoff: - 196 Grad C (fl�ssige luft, die l�nger steht, kann ziemlich brandf�rdernd werden, weil N2 bevorzugt verdampft und O2 bleibt)
u971111b.htm
07016 Qualitative Analyse bei Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Sem.)

Seel, Grundlagen der analytischen Chemie


Homogenf�llung
Hexamethylentetramin (Urotropin) ein Adamantoid (sieht aus wie ein Ausschnitt aus einem Diamanten)

F�llung von Hydroxiden im schwachsaueren Medium

(CH2)6N4 + 6 H2O ----><- 6 CH2O + 4 NH3

NH3 + H+ ----><- NH4+ pH 5 - 6

keine �nderung der Oxidationsstufe

Hydroxide k�nnen bei bestimmten pH-Werten gef�llt werden (s. Seel)

Cr(OH)3 und Al(OH)3 fallen in den Bereich zur F�llung mit Urotropin

P4O6 (auch Adamantoid) Phosphor(III)oxid
P4O10 (O noch an P dran)

Sulfide

Thioharnstoff (Diamid der Kohlensre.):

H2N-C=O
H2N-

(HO-C=O)
HO-

H2N-C=S
H2N-

-> H2S, HS-, (S2-), CO2, NH3, NH4+

Thioacetamid:

H3C-C=O
H2N-

H3C-C=O
HO--

H3C-C=S
H2N-

--Hydrolyse-->

H2S, HS-, (S2-), CH3COOH, CH3COO-, NH3, NH4+

Hydrolyse = Anlagerung von von H? H2O?



CH3-C=O
-NH2

-->wasserabspalten-->

CH3C[dreifachb]N/ Acetonitril

--->H2S-->

Thioacetamid
u971111c.txt
Demonstrationsversuche bei Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Semester)

* Leitf�higkeitspr�fung bei H2O: Sauberkeit des Wassers feststellbar
* Messung mit Wechselstrom



Leitwert G = 1/(Widerstand R)

R =[rho] l/F F = Fl�che l = Abstand der Metallplatten
[rho]=1/[kappa] spez. Widerstand, spez. Leitf�higkeit
G=[kappa]*F/l
l/F = Zellkonstante

Wheatstone-Br�cke



F�r I[br]=0 R[x]=R1*R3/R2

Leitwerte G/S[entspricht][omega gross]^-1
[kappa]/Scm^-1
Siemens?

Masse gleich wg. Zellkonstante = 1
alles 0,1-molar

H2O (dest.) 8,7 * 10^-7
Harnstoff 7,8 * 10^-6
NH3-Lsg. 2,5 * 10^-4
Essigsre. 4,5 * 10^-4
NaCl 9,3 * 10^-3
NaOH 1,9 * 10^-2
HCl 3,3 * 10^-2
[kappa spez. leitf]

[kappa]/c=[grosslambda][tiefc] �quivalentleitf�higkeit
[grlambda][tiefc]=[m�][hoch+][grlambda][hoch+]+[m� hooch-][grlambdahoch-]

[grlambda0]/Scm^2 mol^-1

H+ 350
Na+ 50
Cs+ 77
OH- 200
Cl- 76
I- 77

Cs+ wandert schneller als Na+, weil das Na+ wg. seines geringeren Ionenradius H2O-Molek�hle fest mit sich nimmt.

Oxoniumion H3O+ liegt als Hydroniumion vor


kein Massentransport, sondern nur noch Umlagerung von Ladungen

[kappa](oder G) gegen Konzentration

Essigsre 0,01 M 1,4 * 10^-4
HCl 3,3 *10^-3

im Leitf�higkeitstrog G/S

Essigsre. 100 ml, 0,1 M 1,85 * 10^-4
s.o. + 900 ml H2O 7,0 * 10^-4

HCl (0,1 M) 1,4 * 10^-2
verd. HCl... 1,7 * 10^-2

CH3COOH + H2O -><------ CH3COO- + H3O+

HA+H2O...

1= c(HA)*c(H2O)
- ------------------
K c(A-)*c(H3O+)

K[c]=c(H3O+)*c(A-)
-------------------
c(HA)
nicht identisch mit der formalen Konzentration!

c(H3O+)=c(A-)=[alpha]*c[tief0]
c(HA)=c[tief0]-[alpha]*c0=c0(1-alpha)
Kc=(alpha*c0)^2/c0(1-alpha) = alpha^2/1-alpha *c0 alpha << 1
Kc[ungef�hr]alpha^2*c0
alpha^2ungef Kc/c0 --o--> allpha=(Kc/c0)hoch1/2
alpha1/alpha2 = (c01/c02)^1/2 = (1/10)^1/2

Leitf�higkeit und Ionenladung

NaCl (0,001 M) 1,1 * 10^-4
MgSO4 (0,001 M) 2,25 * 10^-4

Leitf�higkeitstitration


u971113b.htm
Seminar f�r Studenten der Chemie WS 1997/98 (1. Semester)

bin�re Systeme (z. B. H20 + NaCl)

Schmelzen

Differentialthermoanalyse (= DTA)

Zinn Sb/Blei Pb
mit Al2O3 als Bezugssubstanz

W�rmespeicher
Mischung Mg(NO3)2*H2O LiNO3
Magnesiumnitrat-hexahydrat (86 %)/Lithiumnitrat

zum KAT aufw�rmen (aus alter Motorw�rme)

Phasenregel von Gibbs
F=K-P+2
F Freiheitsgrade
K Komponenten
P Phasen

F=0 invarianter Punkt

Derartige Diagramme (s. Bl�ter) wichtig beim Hochreinigen mit Zonenschmelzverfahren.
Z. B. Reinigung von Si.


Fl�ssigkeiten

fraktionierte Destillation in einer S�ule (kontinuierlich)
u971118b.htm
07016 Qualitative Analyse bei Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Sem.)

F�llungsbereiche f�r Hydroxide

man mu� das L�slichkeitsprodukt kennen
M(OH)2
c(M2+)*c(OH-)=L
c(OH-)=(L/(c(M2+)))hoch1/2=P [Ionenprodukt]/c(H+)
P=c(H+)*c(OH-)
c(H+)=P(c(M2+)/L)1/2
oder: neg. Log. pH=pP+1/2(pc(M2+)-pL) pP ist 14
=> 14+1-1/2pL (handlich etc., pL/pKL in Tabellen L�slichkeitsprodukte und F�llungs-pH-Bereiche...)

F�llungsbereiche f�r Sulfide MS (M2S, M2S3, MS2)
u971118c.txt
Demonstrationsversuche bei Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Semester)

Normalwasserstoffelektrode
Nernst-Gleichung
u971120b.htm
Seminar f�r Studenten der Chemie WS 1997/98 (1. Semester)

1. System A, B:
Wechselwirkungen zw. allen mgl. Komb. �hnlich => ideales Siedediagramm

2. A<=>A B<=>B < A<=>B
Azeotrop mit Siedepunktsmaximum

3. A<=>A B<=>B > A<=>B
(wollen sich gs. verdr.)
Azeotrop mit Siedepunktsminimum
u971120c.htm
Demonstratonsversuche bei Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Semester)

je geringer die konz., desto negativer das potential
u971127b.htm
Seminar f�r Studenten der Chemie WS 1997/98 (1. Semester)

S�ure-Basen-Theorie

Autoprotolyse des Wassers
2 H2O pfeile H3O+ + OH- => P [KW=c(H3O+)*c(OH-)
1,00 * 10-14 mol2dm-6 bei 298 K; 0,69... bei 273 K; 47,6... bei 373 K
Neutralisationsenthalpie delta H=-53,9 kJ*mol-1 (13,3 kcal mol-1)

korrespondierende S�ure-Basen-Paare
Beispiel Phosphors�ure
koordiniertes wasser ist eine staerkere saeure als freies wasser
[Al(OH2)6]3+ + H2O hinschwzurueckst H3O+ + [Al(OH)(OH2)5]2+

HClO4 saeure manipuliert kaum komplexe, macht aber sauer

Pearson, Lux-Flood, Br�nstedt, Lewis, Arrhenius...

NH3hinklrueckgr NH4+ {Ammonium} + NH2- {Amid}

P(NH3) = c(NH4+)*c(NH2-) = 10-30

Lewis: Lewis-S�uren haben Elektronenmangel, Basen haben Elektronen�berschuss

Grimm: NH3 �quivalent OH2 �quivalent HF
perflourierte Polymere etc. als Beh�lter f�r HF (kein Glas!)

2 HF hinkleinrueckgross FH2+ + F- {F(HF)x}

pP(HF) = 9,7 bei 298 K

BF3 Lewis-S�ure und NH3 Lewis-Base
Komplexbildung

Lux-Flood
Base: Oxid-Donor/Antibase: Oxid-Akzeptor

CaO + CO2 wirdzu CaCO3

CaCO3 + SiO2 wirdzu CaSiO3 + CO2

Al2O3 schwerl�slich, wie l�sen?
Al2O3 + (Na2+)CO32- ==> 2 AlO2- + CO2
Carbonat benimmt sich als Base

Pearson
Harte und weiche S�uren und Basen - Hard and Soft Acids and Bases => HSAB
Bsp.: Au und F
u971202b.htm
07016 Qualitative Analyse bei Prof. Breitinger WS 1997/98 (1. Sem.)

Aufschlu� schwerl�slicher Verbindungen

meist Oxide (stark gegl�ht)
Al2O3 gegl�ht (Sinterkorund)
Fe2O3 Pigment
Cr2O3 Pigment, gr�n, wasserunl�slich
TiO2 (Rutil) Pigment, ziemlich wei�, unl�slich, trimorph, isomorph mit SnO2
BaSO4 Pigment, nur in hei�er Schwefelsre. konz. l�sl., wei�
ZnS zusammen mit BaSO4
PbSO4 wandelt sich mit H2S zu schwarzem PbS + H2O2 => wieder wei�

SnO2 Zinndioxid, Cassiterit

Bariumsulfat (Schwerspat, Baryt) l�slich machen

BaSO4 + Na2CO3/K2CO3 [wg. Eutektikum] ==> BaCO3 + Na2/K2SO4
BaCO3 l�st sich in verd. Essigsre.

Al2O3 + Na2CO3 ==> 2 NaAlO2 wasserl�slich + CO2
funktioniert auch mit Fe, Cr, Ti

+III                             +VI
 Cr2O3 + 5 O2- ==> 2 CrO42- + 6 e-
NO3- + 2e- ==> NO2- + O2- /*3
CO32- ==> CO2 + O2- /*2


Analyse:
Anschauen
Alles notieren
Farbe?
Verhalten beim Erhitzen?
Flammenf�rbung? (Spektroskop!)
Vorsichtig erw�rmen => Wasser kondensiert: Wasser, Hydroxid? Gase?
thermochrom (Farbver�nderung) z. B. Titandioxid wird gelb, beim Abk�hlen weiss, auch Zinkoxid
Wasserl�slichkeit?
pH-Wert?
Mit verd. S�uren - Gase?
Mit konz. Sre. - Gase?
Mit Jodidlsg. auf ox. Wirkung, mit Permanganat auf red. Wirkung testen