Anorganik Seminaraufgaben Flashcards

Question

Entscheiden Sie unter Zuhilfenahme der Ionenradienquotienten, ob der CaF2- oder Rutil-Strukturtyp für die folgenden Verbindungen wahrscheinlicher ist: NiF2, CdF2 und K2S.

Answer 1

r = r_M/r_X a/2 = r_M + r_X * CsCl > 0,732 NaCl 0,414 > Zinkblende * Flourid > 0,732 Rutil 0,414

Answer 2

Tatsächlich ist der Coulomb-Anteil an der Gitterenergie in CaO aufgrund der zweifachen Ladung der Ionen größer als in NaF, da dort nur einfach geladene Ionen vorhanden sind. Hier ist die korrigierte Erklärung: - Ladung der Ionen: Natriumion (Na+) ist einfach geladen (eine positive Ladung), während Calciumion (Ca2+) doppelt geladen ist (zwei positive Ladungen). - Coulomb-Anteil: Der Coulomb-Anteil an der Gitterenergie wird durch die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Ionen im Kristallgitter bestimmt. Eine größere Ladung der Ionen führt zu einer stärkeren elektrostatischen Anziehung, was den Coulomb-Anteil erhöht. Daraus folgt: - In CaO wird der Coulomb-Anteil größer sein als in NaF, da das Calciumion (Ca2+) eine doppelte Ladung hat, im Vergleich zum einfach geladenen Natriumion (Na+). Die stärkere elektrostatische Anziehungskraft zwischen den doppelt geladenen Calciumionen und den doppelt negativ geladenen Sauerstoffionen führt zu einem größeren Coulomb-Anteil in CaO. - In NaF ist der Coulomb-Anteil geringer, da nur einfach geladene Ionen vorhanden sind, und die elektrostatische Anziehung zwischen den einfach geladenen Natriumionen und den einfach negativ geladenen Fluoridionen ist schwächer als in CaO. Zusammenfassend ist der Coulomb-Anteil an der Gitterenergie in CaO größer als in NaF, aufgrund der doppelt geladenen Ionen in Calciumoxid im Vergleich zu den einfach geladenen Ionen in Natriumfluorid.

Answer 3

Mithilfe der 2. und der 3. Pauling-Regel die elektrostatische Bindungsstärke berechnen. * Rutil: Koordinationszahl von Ca2+ ist 6, oktaedrisch koordiniert * Ladung von Ca2+ ist 2 * Mithilfe der 2. Paulingregel die elektrostatische Bindungsstärke der Kationen bestimmen * s = 2/6; s = 1/3 * Mithilfe der 3. Paulingregel die Koordinationzahl der Anionen * z = a * s; z = 1 * a =1/s

Answer 4

Immer tetraedisch koordiniert, also KZ von 4

Answer 5

* Magnesium muss mit 2 multipliziert werden * Sauerstoff hat eine Ladung z von - 2 * x = 2 = 2 * siMg + siAl + siSi * Ausprobieren * Si hat immer Koordinationszahl von 4

Answer 6

Entschuldigung für das Missverständnis. Hier ist der umgeformte Text, der sich auf die Berechnung der Gitterenergie von Magnesiumchlorid (MgCl2) mit dem Born-Haber-Kreisprozess bezieht: Der Born-Haber-Kreisprozess beschreibt die Berechnung der Gitterenergie von Magnesiumchlorid (MgCl2) mithilfe eines thermodynamischen Zyklus basierend auf den Hess'schen Gesetzen. Dieser Kreisprozess ist von besonderer Bedeutung, da die direkte Messung der Gitterenergie oft schwierig ist. Daher ermöglicht er eine indirekte Berechnung dieser wichtigen Energiegröße. Der Born-Haber-Kreisprozess umfasst die folgenden Schritte für die Bildung von Magnesiumchlorid: 1. Bildung von Magnesiumchlorid (MgCl2): Mg (s) + Cl2 (g) → MgCl2 (s) 2. Sublimationsenergie von Magnesium (S): Mg (s) → Mg (g) (Energieaufnahme, Sublimationsenergie von Magnesium) 3. Dissoziationsenergie von Chlor Diss: Cl2 (g) → 2 Cl (g) (Energieaufnahme, Dissoziationsenergie von Chlor) 4. Erste Ionisierungsenergie von Magnesium (IP1): Mg (g) → Mg+ (g) + e- (Energieaufnahme, erste Ionisierungsenergie von Magnesium) 5. Zweite Ionisierungsenergie von Magnesium (IP2): Mg+ (g) → Mg2+ (g) + e- (Energieaufnahme, zweite Ionisierungsenergie von Magnesium) 6. Elektronenaffinität von Chlor (EA): (2 EA, da beide Chloratome benötigt werden) 2 Cl (g) + 2e- → 2Cl- (g) (Energieabgabe, Elektronenaffinität von Chlor) 7. Gitterenergie (E): Mg2+ (g) + 2 Cl- (g) → MgCl2 (s) (Energieabgabe, Gitterenergie) Der Born-Haber-Kreisprozess bildet einen geschlossenen Zyklus, bei dem die Summe aller Energien (Energieaufnahme minus Energieabgabe) gleich null sein sollte. Die Gitterenergie von Magnesiumchlorid kann berechnet werden, indem die anderen bekannten Energien addiert und die Gitterenergie isoliert wird. Eg = -ΔHf(MgCl2) + ΔHsub(Mg) + ΔHdis(Cl22) + ΔHion1(Mg) + ΔHion2(Mg) + 2 * ΔHEA(Cl) + ΔHlatt(MgCl2) Dabei bedeuten die Symbole: ΔHf(MgCl2) = Enthalpie der Bildung von Magnesiumchlorid (MgCl2) ΔHsub(Mg) = Sublimationsenthalpie von Magnesium (Mg) ΔHdis(Cl2) = Dissoziationsenthalpie von Chlor (Cl2) ΔHion1(Mg) = Erste Ionisierungsenergie von Magnesium (Mg) ΔHion2(Mg) = Zweite Ionisierungsenergie von Magnesium (Mg) ΔHEA(Cl) = Elektronenaffinität von Chlor (Cl) Verdoppeln ΔHlatt(MgCl2) = Gitterenergie von Magnesiumchlorid (MgCl2)

Answer 7

* Der Satz von Hess besagt, dass die Enthalpieänderung einer chemischen Reaktion unabhängig vom Reaktionsweg ist und nur von den Ausgangs- und Endzuständen abhängt. * Das bedeutet, dass die Gesamtenthalpieänderung zwischen einem Anfangszustand A und einem Endzustand C dieselbe ist, egal ob die Reaktion direkt von A nach C verläuft oder über eine andere Reaktionsfolge von A über Zwischenstufen B zu C. * Ausgangs- und Endzustand wichtig und entscheidend, dazwischen egal * In welche Teilschritte können wir die Reaktion unterteilen, so dass Gitterenergie, die nicht messbar ist, berechnet werden kann

Answer 8

**d = a / √(h^2 + k^2 + l^2)** * Die Miller'schen Indizes (hkl) geben die Richtungen und Ebenen in einem Kristallgitter an. * Die Indizes h, k und l repräsentieren die Schnittpunkte der Ebenen mit den Achsen des Kristallgitters. * Die Kehrwerte der Miller'schen Indizes (1/h, 1/k, 1/l) stehen im Verhältnis zu den Abständen zwischen den Ebenen. * Die Abstände zwischen den Ebenen werden als Netzabstände bezeichnet und können mit Hilfe der Miller'schen Indizes berechnet werden.Die Formel zur Berechnung der Netzabstände ist: **d = a / √(h^2 + k^2 + l^2)**, wobei a die Kristallgitterzahl ist. * Die Kristallgitterzahl a ist die Längeneinheit, die den Abstand zwischen den Gitterpunkten im Kristallgitter angibt. * Die Kristallgitterzahl a ist eine charakteristische Eigenschaft des jeweiligen Kristallgitters und kann experimentell gemessen oder theoretisch berechnet werden. Zusammenfassend gesagt, stehen die Miller'schen Indizes in Beziehung zu den Netzabständen, die wiederum von der Kristallgitterzahl a abhängen. Die Miller'schen Indizes geben Informationen über die Orientierung von Ebenen und Richtungen im Kristallgitter, während die Netzabstände und die Kristallgitterzahl a die räumliche Anordnung der Atome im Kristall beschreiben. d111 = 3,12 d200 = 1,91 d331 = 1,24

Answer 9

* **d = a / √(h^2 + k^2 + l^2)** * 3,27 * 2,00 * 1,17 * 1,41 Bragg-Gleichung: * n * λ = 2 * d * sin(θ); * Umstellen nach θ * θ = sin^(-1)(n * λ / 2d) * d aus der 1. Aufgabe einsetzen und θ mit 2 multiplierzen aufgrund der Aufgabenstellung. n: Eine ganze Zahl, die als Beugungsordnung bezeichnet wird. Sie gibt die Anzahl der Wellenlängen der gestreuten Strahlung an. λ: Die Wellenlänge der einfallenden Strahlung (z. B. Röntgenstrahlung oder Neutronenstrahlung). d: Der Netzebenenabstand des Kristalls, der den Abstand zwischen parallelen Ebenen im Kristallgitter angibt. θ: Der Beugungswinkel, unter dem die gestreute Strahlung beobachtet wird. * Die Bragg-Gleichung besagt, dass konstruktive Interferenz auftritt, wenn die 2 * d * sin(θ) ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge λ ist. * In anderen Worten, die gestreute Strahlung ist dann in Phase und addiert sich konstruktiv, was zu verstärkter Beugung führt. * Die Bragg-Gleichung ermöglicht die Bestimmung der Netzebenenabstände in einem Kristallgitter, wenn die Wellenlänge der einfallenden Strahlung bekannt ist und der Beugungswinkel gemessen wird. * Dieses Prinzip wird in der Röntgenbeugung verwendet, um die Struktur von Kristallen zu analysieren und Informationen über ihre atomare Anordnung zu erhalten.

Answer 10

**Eine Phasenumwandlung ist ein Vorgang, bei dem sich irgendeine Eigenschaft eines Stoffes diskontinuierlich (sprunghaft) ändert**, bspw. spezifische Wärme, Elastizität, Kompressibilität, Viskosität, Farbe, elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Löslichkeit, Symmetrie. In der Regel mit einer Strukturänderung verbunden. * 1. Ordnung: Diskontinuierlich * 2. Ordnung: Kontinuierlich 1. **Rekonstruktive Phasenumwandlungen**: Chemische Bindungen werden aufgebrochen und neu geknüpft, es erfolgt ein Umbau der Struktur mit erheblichen Atombewegungen. Solche Umwandlungen verlaufen immer nach der ersten Ordnung.

Answer 11

**Eine Phasenumwandlung ist ein Vorgang, bei dem sich irgendeine Eigenschaft eines Stoffes diskontinuierlich (sprunghaft) ändert**, bspw. spezifische Wärme, Elastizität, Kompressibilität, Viskosität, Farbe, elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Löslichkeit, Symmetrie. In der Regel mit einer Strukturänderung verbunden. * 1. Ordnung: Diskontinuierlich * 2. Ordnung: Kontinuierlich 2. **Displazive Phasenumwandlungen**: Die Atome werden nur ein wenig verrückt, es werden allenfalls intermolekulare Bindungen (z. B. Wasserstoffbrücken) gelöst und neu geknüpft, aber keine primären chemischen Bindungen. Die Umwandlungen können, müssen aber nicht, nach der zweiten Ordnung verlaufen.

Answer 12

**Eine Phasenumwandlung ist ein Vorgang, bei dem sich irgendeine Eigenschaft eines Stoffes diskontinuierlich (sprunghaft) ändert**, bspw. spezifische Wärme, Elastizität, Kompressibilität, Viskosität, Farbe, elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Löslichkeit, Symmetrie. In der Regel mit einer Strukturänderung verbunden. * 1. Ordnung: Diskontinuierlich * 2. Ordnung: Kontinuierlich 3. **Ordnungs-Unordnungs-Umwandlungen**: Verschiedene Atome, die gleiche Atomlagen statistisch besetzen, ordnen sich aus oder umgekehrt. Häufig handelt es sich um eine Umwandlung zweiter Ordnung. * z.B. Legierung (bei hoher Temperatur, AuCu, AuCu3 alle geordnet) - intermetallische Verbindung (bei niedriger Temperatur)