AC Ing stunde6 by 92m08d4

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									                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

 -
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        B
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        B      Al 
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        B      Al 




                        Ga
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        B      Al 




                        Ga In 
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        B      Al 




                        Ga In 



                                                 Tl
                 4 Nichtmetalle
           4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppen-
 eigen-
schaften
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

 -
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

- Bor ist ein Halbmetall mit Halbleitereigenschaften,
 die anderen Elemente sind Metalle
- bevorzugte Oxidationszahl +3, außerdem Verbindungen mit +1,
 deren Stabilität nimmt mit Z zu:
        Tl3+ starkes Oxidationsmittel, In+ starkes Reduktionsmittel
- alle Elemente in nichtoxidierenden Säuren löslich, Tl als Tl+
- Bor bildet als einziges Element der 3. HG keine Ionen mit der Lad. +3
- Affinität zu elektronegativen Elementen größer als zu elektropositiven
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

- Salzcharakter der Verbindungen nimmt mit Z zu
- für kovalente Verbdg. sp2 - Orbitale (trig.-planar)
       + durch Elektronenlücke starke Lewis-Säuren
- Schrägbeziehung Bor - Silicium:
       + harte, hochschmelzende Halbmetalle
       + bilden beide zahlreiche flüchtige Wasserstoffverbindungen
       + BCl3 wie SiCl4 flüssig, monomer, hydrolyseempfindlich
       + B2O3 neigt wie SiO2 zur Glasbildung
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Bor

- aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen
- natürliche Borverbindungen sind die Borate:
       + Kernit Na2B4O7 · 4 H2O
       + Borax Na2B4O7 · 10 H2O
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Aluminium

- häufigstes Metall der Erdrinde
- dritthäufigstes Metall überhaupt
- Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Aluminium

- häufigstes Metall der Erdrinde
- dritthäufigstes Metall überhaupt
- Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer
- selten Al2O3 als Korund und Schmirgel
- gefärbte Al2O3 - Kristalle sind Saphir
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Aluminium

- häufigstes Metall der Erdrinde
- dritthäufigstes Metall überhaupt
- Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer
- selten Al2O3 als Korund und Schmirgel
- gefärbte Al2O3 - Kristalle sind Saphir und Rubin
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Aluminium

- häufigstes Metall der Erdrinde
- dritthäufigstes Metall überhaupt
- Bestandteil der Tone, Feldspate und Glimmer
- selten Al2O3 als Korund und Schmirgel
- gefärbte Al2O3 - Kristalle sind Saphir und Rubin
- natürliche Vorkommen von Kryolith Na3AlF6 sind nahezu abgebaut
- ein Gemenge aus Böhmit, Diaspor (AlO(OH)-Modifikationen) und
  Hydrargyllit Al(OH)3 heißt Bauxit und stellt das wichtigste
 Ausgangsmaterial zur Al - Gewinnung dar
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Aluminium

- ein Gemenge aus Böhmit, Diaspor (AlO(OH)-Modifikationen) und
Hydrargyllit Al(OH)3 heißt Bauxit und stellt das wichtigste
Ausgangsmaterial zur Al - Gewinnung dar


                                                 + Al(OH)3, Fe2O3

                        +                        
                   4 Nichtmetalle
             4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Gallium / Indium / Thallium

- Gallium und Indium sind Begleiter des Zinks in der Zinkblende




                 Zinkblende
                   4 Nichtmetalle
             4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Vorkommen - Gallium / Indium / Thallium

- Gallium und Indium sind Begleiter des Zinks in der Zinkblende
- Thallium ist Begleiter von Zink in der Zinkblende und von Eisen in
 Pyrit




                           Pyrit
                     4 Nichtmetalle
               4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Die Elemente
                          4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor

 - Bor kristallisiert nicht wie andere HG-Elemente mit weniger als
  4 Valenzelektronen in einem Metallgitter
 - Aufgrund hoher Ionisierungsenergie und großer EN bevozugt
  Bor kovalente Bindungen
 - Der Elektronenmangel (3 Elektronen, 4 Valenzorbitale) zwingt
  Bor zu sog. Mehrzentrenbindungen und führt zu den einmaligen
  Strukturen der Bormodifikationen und der Borane
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor

 - Bor kommt in vier Modifikationen vor, in denen B12 - Ikosaeder
  auftreten
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor

 - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor




                         a-rhomboedrisches
                              Bor
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor

 - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor
 - 2 Typen von Bor - Dreizentrenbindungen
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor

 - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor
        + a-rhomboedrisches Bor
        + a-tetragonales Bor enthält B12 - Ikosaeder und einzelne
          Boratome
        + b-rhomboedrisches ist die thermodynamisch stabile Bor-
          Modifikation mit komplizierter Struktur
        + b-tetragonales Bor enthält pro Elementarzelle 190 Boratome
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Bor

 - Bor kommt in vier Modifikationen mit B12 - Ikosaedern vor
 - alle Modifikationen sind
        + hart (Mohs-Härte bis 9,3)
        + halbleitend (von RT auf 600 °C verhundertfáchung der
          Leitfähigkeit)
        + reaktionsträge (inert ggüber HCl, HF; heiße HNO3 und
          Königswasser oxidieren es zu Borsäure H3BO3
        + bei höhereren Temp. mit O2, Cl2, Br2 und S8 umzusetzen
        + = Reduktionsmittel ggüber H2O, CO2 und SiO2
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium

- silberweißes Leichtmetall, kristallisiert kubisch - flächenzentriert
- 2/3 der elktrischen Leitfähigkeit von Kupfer
- duktil, zu feinen Drähten und dünnen Folien ausziehbar
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium

- silberweißes Leichtmetall, kristallisiert kubisch - flächenzentriert
- 2/3 der elktrischen Leitfähigkeit von Kupfer
- duktil, zu feinen Drähten und dünnen Folien ausziehbar
- bei 600 °C wird Al körnig, in Schüttelm. erhält man Al - Grieß
- unedel (Spannungsreihe) jedoch durch Passivierung geschützt
  kann durch anodische Oxidation verstärkt werden (Eloxalverf.)
- Al löst sich in Säuren unter Wasserstoffentwicklung
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium

- Al löst sich in Säuren unter Wasserstoffentwicklung




- In stark saurem oder alkalischen Milieu kann sich die Schutzschicht
  nicht ausbilden, Al(OH)3 besitzt amphoteren Charakter:
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium

- Beim Erhitzen verbrennt Al mit hellem Licht unter großer
 Wärmeentwicklung:




                                 - Nutzung in Kolbenblitzen
                                   (Fotografie)
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium

- bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al2O3
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium
 - bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al2O3
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminium

- bei der Aluminothermie nutzt man die hohe Bildungsenth. des Al2O3
                   4 Nichtmetalle
             4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gallium / Indium / Thallium

 - Ga ist ein weiches, dehnbares, glänzend weißes Metall mit niedrigem
  Schmelzpunkt (30 °C, schmilzt unter Volumenkontraktion)
 - wird wie Al passiviert; bis 100 °C auch von H2O nicht angegriffen
 - amphoter wie Aluminium: Bildung von Ga3+ bzw. [Ga(OH)4]-
                   4 Nichtmetalle
             4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gallium / Indium / Thallium

 - In ist ein silberweißes, glänzendes, sehr dehnbares Metall
 - beständig gegenüber Luft, kochendem Wasser und Alkalien
 - löslich in Mineralsäuren
                     4 Nichtmetalle
               4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Gallium / Indium / Thallium

 - Tl ist weißglänzend, weich wie Blei und zäh
 - läuft an der Luft läuft es grau an
 - von Wasser wird es in Gegenwart von Luft unter TlOH - Bildung
  anegriffen
 - unlöslich in Alkalien, löslich in HNO3 und H2SO4
 - Thallium und seine Verbindungen sind giftig
 - Tl-Verbindungen färben die Flamme grün
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Bor

- kristallines Bor erhält man durch Reduktionen von Borhalogeniden
 mit Wasserstoff bei 1000 - 1400 °C




- sowie durch thermische Zersetzung von Bortriiodid an Wolfram-
 drähten bei 800 - 1000 °C:
                          4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Bor

- amorphes Bor entsteht als braunes Pulver geringer Reinheit durch
 Reduktion von B2O3 mit Na oder Mg:
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Bor

- Verwendung findet Bor als


       + Desoxidationsmittel in der Metallurgie
       + Schleifmittel (Bordiamant“ AlB12)
       + Neutronenfänger in der Kerntechnik (Isotop 10B)
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Aluminium

- Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall
- Herstellung aus Bauxit (mit Fe2O3 verunreinigtes AlO(OH)):
       + Entfernung des bei der Elektrolyse störenden Fe2O3
         bei nassem Aufschluß
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Aluminium

+ Schmelzelektrolyse des so gewonnenen Al2O3 unter Zusatz von
  Kryolith Na3AlF6 zur Schmelzpunkterniedrigung




- Spannung 5-7 V, 950 °C (annähernd Eutektikum)
- für 1 t Al benötigt: 4 t Bauxit, 0,6 t Kohle, 80 kg Kryolith, 15000 kWh
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Aluminium

+ Schmelzelektrolyse des so gewonnenen Al2O3 unter Zusatz von
  Kryolith Na3AlF6 zur Schmelzpunkterniedrigung
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Aluminium

- Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall
- Herstellung aus Bauxit (mit Fe2O3 verunreinigtes AlO(OH)):
- Verwendung für den Fahrzeug- Schiff- und Flugzeugbau
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Aluminium

- Nach Eisen ist Aluminium das wichtigste Gebrauchsmetall
- Herstellung aus Bauxit (mit Fe2O3 verunreinigtes AlO(OH)):
- Verwendung für den Fahrzeug- Schiff- und Flugzeugbau
- Haushaltsgegenstände
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Aluminium

- Verpackung: Aluminiumfolien, Dosen
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Gallium / Indium / Thallium

- Darstellung durch Elektrolyse ihrer Salzlösungen


- Ga dient als Füllung in Themometern
- GaCl3 dient in der Halbleiterindustrie
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Gallium / Indium / Thallium

- Darstellung durch Elektrolyse ihrer Salzlösungen


- Ga dient als Füllung in Themometern
- GaCl3 dient in der Halbleiterindustrie
- In wird als Lagermetall verwendet;
 III/V Halbleiter
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Darstellung und Verwendung - Gallium / Indium / Thallium

- Darstellung durch Elektrolyse ihrer Salzlösungen


- Ga dient als Füllung in Themometern
- GaCl3 dient in der Halbleiterindustrie
- In wird als Lagermetall verwendet;
 III/V Halbleiter
- Tl wird mit Hg legiert als
 Tieftemperaturthermometerfüllung verwendet
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors

- Chemie des Bors sehr unterschiedlich zu der der Homologen
- kein B3+, sp2- hxbridisierte Boratome  trigonal-planare Verbdg.
- Verbindungen BX3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett),
 es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung:
              + Ausbildung von p - Bindungen
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors

- Verbindungen BX3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett),
 es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung:
              + Ausbildung von p - Bindungen
              + Mehrzentrenbindungen
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors

- Verbindungen BX3 sind Elektronenmangelverbindungen (Sextett),
 es gibt 3 verschieden Möglichkeiten der Stabilisierung:
              + Ausbildung von p - Bindungen
              + Mehrzentrenbindungen
              + Anlagerung von Donormolekülen
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide

- Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen
 und Zusammensetzungen
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide

- Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen
 und Zusammensetzungen
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide

- Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen
 und Zusammensetzungen
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide

- Es gibt mehr als 200 binäre Metallboride mit vielfältigen Strukturen
 und Zusammensetzungen
                           4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Verbindungen des Bors - Metallboride, Borcarbide

- Borcarbid B13C2 bildet schwarze, glänzende Kristalle
- Härte vergleichbar Diamant
- beständig gegen HNO3
- Struktur aus B12 - Ikosaedern
- technische Herstellung aus B2O3 und
 Kohlenstoff bei 2400 °C


- B24C ähnelt strukturell a-tetragonalem Bor
                             4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Bor und Wasserstoff bilden binäre Verbindungen, für die es keine
 Analoga bei anderen Elementen gibt
- Es gibt folgende Reihen:
                             4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Bor und Wasserstoff bilden binäre Verbindungen, für die es keine
 Analoga bei anderen Elementen gibt
- Es gibt folgende Reihen:
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- folgende Zwei- und Dreizentrenbindungen sind beteiligt:
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Beispiele für Borane
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Beispiele für Borane
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Beispiele für Borane
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Beispiele für Borane
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Beispiele für Borane
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Beispiele für Borane
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Diboran B2H6 ist ein farbloses, giftiges, unangenehm riechendes Gas
- Darstellung:




- unter 300 °C liegt das GG auf der Seite des Diborans


- über 300 °C erfolgt Zersetzung
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Einwirkung von Lewis-Säuren führt zu Boranaddukten:




- Mit Wasser erfolgt Hydrolyse:




- An der Luft entflammt Diboran bei 145 °C
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Bors - Borane

- Anlagerung von Hydridionen an Borane führt zu den Hydridoboranen
 oder Boran - Anionen




- LiBH4 und NaBH4 sind fest, weiß und werden als Hydrierungsmittel
 verwendet, Al(BH4)3 ist kovalent gebaut und bei RT flüssig
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren

- Orthoborsäure H3BO3 kommt in Wasserdampfquellen und als
 Mineral Sassolin vor
- Darstellung durch saure Hydrolyse aus Borax


- Schichtstruktur aus Wasserstoffverbrückten Borsäuremolekülen
- schuppige, weißglänzende Blättchen (Fp. 171 °C)
- schwer in Wasser löslich (40 g/l bei 20 °C), Lösung ist Antiseptikum
- schwache Lewissäure:
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren

- Orthoborsäure H3BO3 geht beim Erhitzen zunächst in Metaborsäure
 (HBO2)n, dann in glasiges B2O3 über:
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren

- Orthoborsäure H3BO3 bildet mit Alkoholen leicht flüchtige Ester,
 die mit grüner Flamme verbrennen:
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borsäuren
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Bortrioxid

- Durch Glühen von H3BO3 erhält man B2O3 als glasige hygroskopische
 Masse (Fp. 450 °C)
- kristallin bekommt man es durch langsame Dehydratisierung von
 Borsäure, es besitzt eine Raumnetzstruktur
- oberhalb 1000 °C besteht der Dampf aus B2O3 - Molekülen, mit
 ungefähren Bindungsgraden von 1,5 und 2,5
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate

- Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser-
 ärmeren Borsäuren ab
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate

- Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser-
 ärmeren Borsäuren ab
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate

- Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser-
 ärmeren Borsäuren ab
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Borate

- Borate leiten sich von der Ortho-, der Meta- und noch wasser-
 ärmeren Borsäuren ab




- Borax geht beim Erhitzen auf 400 °C in wasserfreies Na2B4O7 über,
 die glasartige Schmelze löst Metalloxide unter Bildung
 charakteristisch gefärbter Borate (Boraxperle)
- Verwendung in Analytik und Glasindustrie
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Perborate

- Perborate sind Additionsprodukte aus H2O2 und Boraten
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Sauerstoffverbindungen des Bors - Perborate

- Perborate sind Additionsprodukte aus H2O2 und
 Boraten




- Perborate finden in Waschpulvern als Bleichmittel Verwendung



                    Perborat
                    Silicat
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Halogenverbindungen des Bors

- Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Halogenverbindungen des Bors

- Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut




       + BCl3 ist ein farbloses, an der Luft rauchendes Gas, das mit
         Wasser hydrolysiert und wie folgt entsteht:
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Halogenverbindungen des Bors

- Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut
       + BF3 ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das wie folgt
         entsteht:
       + mit Wasser erfolgt Hydrolyse:




       + mit Flußsäure entsteht Fluoroborsäure HBF4:
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Halogenverbindungen des Bors

- Bor(III)Halogenide sind trigonal-planar gebaut
- Bor(II)Halogenide besitzen im kristallinen Zustand ebenfalls eine
 planare Struktur


- in Bor(I)Halogeniden (BX)n bilden die Boratome geschlossene Käfige
 mit Mehrzentrenbindungen
       + z.B. bilden im B4Cl4 die Boratome einen Tetraeder
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Halogenverbindungen des Bors
                          4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Stickstoffverbindungen des Bors - BN
- vier Modifikationen bekannt
- thermodynamisch stabil ist hexagonales BN mit einer graphitanalogen
 Struktur, jedoch geringere Elektronendelokalisation


   Analogie

    C-C
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Stickstoffverbindungen des Bors - BN
- vier Modifikationen bekannt
- thermodynamisch stabil ist hexagonales BN mit einer graphitanalogen
 Struktur, jedoch geringere Elektronendelokalisation
- BN dient technisch:
       + als Hochtemperaturschmiermittel
       + für feuerfeste Auskleidungen
         von Plasmabrennern
       + für Schmelztiegel
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Stickstoffverbindungen des Bors - BN
- vier Modifikationen bekannt
- thermodynamisch stabil ist hexagonales BN mit einer graphitanalogen
 Struktur, jedoch geringere Elektronendelokalisation
- BN dient technisch:
       + als Hochtemperaturschmiermittel
       + für feuerfeste Auskleidungen von Plasmabrennern
       + für Schmelztiegel
       + für Raketendüsen
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Stickstoffverbindungen des Bors - BN
- technisch kann BN auf zwei Wegen hergestellt werden:
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Stickstoffverbindungen des Bors - BN
- es gibt eine dem Diamanten analoge kubische BN - Modifikation, die
 in der Zinkblende - Struktur kristallisiert
       + zu Diamant vergleichbare Härte
       + oxidationsbeständiger (Verbrennung erst oberhalb 1900 °C)
       + beim Erhitzen unter Normaldruck Umwandlung in
         hexagonales BN
       + Verwendung als Schleifmittel
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Stickstoffverbindungen des Bors - Borazin

- farblose Flüssigkeit von aromatischem Geruch (anorganisches Benzol)
- erhältlich aus Diboran und Ammoniak bei 250 - 300 °C




- HBNH
 trimerisiert
 sofort zum
 Borazin:
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminium bildet keine (p-p)-p - Bindungen
- Stabilisierung erfolgt daher nicht wie bei den Borhalogeniden BX3
 durch (p-p)-p - Bindungen, sondern durch Dimerisierung:
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminium bildet keibne (p-p)-p - Bindungen
- Stabilisierung erfolgt daher nicht wie bei den Borhalogeniden BX3
 durch (p-p)-p - Bindungen, sondern durch Dimerisierung:
- AlN nicht BN - analog, kein Borazinanalogon
- Al-Atome besitzen d-Valenzorbitale, daher oktaedrische Koordination
 möglich (z.B. AlF63-, Al(H2O)63+)
- in stabilen Verbindungen hat Al die Oxidationszahl +3, Verbindungen
 mit +1 sind endotherm und nur bei hohen Temperaturen beständig
                        4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Wasserstoffverbindungen des Aluminiums heißen Alane
      + Aluminiumhydrid (AlH3)n (Alan)
      + unter NB weder Mono- noch Dimer stabil
      + wie beim Diboran 3Zentren-2Elektronen-Bindungen (KZ 6)
      + das farblose Pulver (AlH3)n eignet sich als Hydrierungsmittel
      + Darstellung:
      oder
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Hydroaluminate (Alanate) sind stabil und salzartig oder kovalent
       + Li[AlH4], Na[AlH4] sind wichtige salzartige Reduktionsmittel
       + Darstellung Li[AlH4]
       + Synthesen mit Li[AlH4]:




       + Es gibt Alanate mit der KZ6: Li3AlH6, Na3AlH6
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- von Aluminiumhydroxid Al(OH)3 gibt es drei Modifikationen
- kristallines Al(OH)3 erhält man beim Einleiten von CO2 in
 Aluminatlösungen:
- Al(OH)3 ist amphoter und löst sich frisch gefällt in Säuren und
 Laugen
                          4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- durch Entwässern von Hydragillit oder Böhmit entsteht g-Al2O3:




- weißes, in Wasser unlösliches, hygroskopisches Pulver
- wandelt sich über 1000 °C in a-Al2O3 (Korund) um
                              4 Nichtmetalle
                        4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- a-Al2O3 (Korund) ist sehr hart, wasser-, säure-, und basenunlöslich
 und nicht hygroskopisch
- Edelsteine sind aus Korund
 darstellbar (z.B. Saphir
 mit Fe2+, Fe3+, Ti4+
 oder Rubin mit Cr3+ -
 Ionen)
- Verw. als Spinndüsen, Lasermaterial und in der Uhrenindustrie
                            4 Nichtmetalle
                      4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- wasserfreies AlF3 ist ein weißes, in Wasser, Säuren und Alkalien
 unlösliches Pulver
- kristallisiert in einem Gitter aus eckenverknüpften AlF6 - Oktaedern
- wird neben Kryolith bei der Aluminiumgewinnung eingesetzt und
 wie folgt hergestellt:
                           4 Nichtmetalle
                     4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- wichtigstes Fluoroaluminat ist Kryolith Na3AlF6
- Verwendung neben der Al-Erzeugung als
       + Trübungsmittel für Emaille u. Milchglas


- die industrielle Herstellung erfolgt nach:
                           4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminiumchlorid AlCl3
 + farblose, kristalline, flüchtige, hygroskopische Substanz (Subl.
   183°C)
 + im festen Zustand Schichtstruktur, in der Flüssigkeit, im Dampf und
   in einigen Lösungsmitteln Dimer, bei höheren Temp. monomer:
                           4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminiumchlorid AlCl3
 + Herstellung durch Chlorieren von flüssigem Aluminium




 + wasserhaltiges Aluminiumchlorid erhält man wie folgt:
                           4 Nichtmetalle
                  4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminiumchlorid AlCl3
 + Verwendung als Textilimprägnierungsmittel und in der
    Kosmetik (Deodorant, Antiseptikum)


 + Wie BF3 und BCl3 reagiert AlCl3 als Lewissäure
                           4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminiumchlorid AlCl3
 + wie BF3 und BCl3 reagiert
   AlCl3 als Lewissäure
 + hierauf beruht das Hauptanwendungsgebiet von AlCl3
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Aluminiumverbindungen

- Aluminiumsalze:
       +


       +


       + Alaune sind Doppelsalze Me(I)Me(III)(SO4)2
              # Alaun im Besonderen ist KAl(SO4)2 · 12 H2O   findet
aufgrund adstringierender Wirkung Verw. als Rasierstein
                         4 Nichtmetalle
                   4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Galliumverbindungen

- in den wichtigsten Verbindungen hat Ga die Oxidationszahl +3
- Ga - Verb. sind denen des Aluminiums sehr ähnlich:


       + Ga(OH)3 ist amphoter
       + a-Ga2O3 besitzt Korundstruktur
       + Halogenide haben die Form Ga2X6
       + GaN besitzt Wurtzit-, der Halbleiter GaAs Zinkblendestruktur
       + durch Komproportienierungsrkn. werden Ga(I)-Verbdg. erh.
                          4 Nichtmetalle
                    4.8 Elemente der 3. Hauptgruppe

Indium- und Thalliumverbindungen

- In(III)-Verbdg. ähneln weitgehend den Ga(III)-Verbindungen
- In(I)-Verbdg. sind etwas stabiler als Ga(I)-Verbindungen


- Tl(III)-Verbindungen sind starke Reduktionsmittel, beständiger sind
 die Tl(I)-Verbdg., die den Alkalimetallverbdg. ähneln
- Tl(OH) löst sich in Wasser unter alkalischer Reaktion
- Thalliumverbindungen sind sehr giftig und bewirken Haarausfall
- Tl2SO4 wird als Rattengift verwendet
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

 -
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        Be
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        Be    Mg 
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        Be    Mg 




                 Ca
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        Be    Mg 




                 Ca
                       Sr 
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        Be    Mg 




                                        Ba 

                 Ca
                       Sr 
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften



                        Be    Mg 




                                Ra Ba 

                 Ca
                       Sr 
                 4 Nichtmetalle
           4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppen-
 eigen-
schaften
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

 -
                           4 Nichtmetalle
                    4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

- reaktionsfähige, elektropositive Metalle, starke Reduktionsmittel
- in stabilen Verbindungen stets Oxidationszahl +2
- Me2+ - Kationen werden durch Gitterenergie und
 Hydratationsenthalpie stabilisiert
- Erdalkalimetalle verbrennen an der Luft zu Oxiden MeO (auch BaO2)
- mit Stickstoff Bild. der Nitride Me3N2, mit Wasserstoff Hydride MeH2
- Löslichkeit der Sulfate und Carbonate nimmt mit Z ab (Hydroxide zu)
- charakteristische Flammenfärbungen (z.B. Ra karminrot, Sr grün)
                         4 Nichtmetalle
                   4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

- zwischen Be und Al existiert eine Schrägbeziehung,
 die auf fast gleicher EN und ähnlichem Ionenradius beruht:
       + KZ: Be 4, Al häufig 4, Mg bevorzugt 6
       + (BeH2)n wie (AlH3)n hochpolymer, kovalent, MgH2 ionisch
       + BeCl2 und AlCl3 sublimierbare Lewissäuren, MgCl2 neutral
       + Be(OH)2 und Al(OH)3 amphoter, keine stabilen Carbonate;
         Mg(OH)2 ist basisch und bildet ein stabiles Carbonat
       + Be und Al lösen sich in Säuren und Basen unter H2-Entwick-
         lung, Mg löst sich nur in Säuren
                          4 Nichtmetalle
                    4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Gruppeneigenschaften

- Radium ist ein Zerfallsprodukt von 238U, es ist in der Pechblende UO2
 enthalten (0,34 g Ra pro t Uran)
- Radium ähnelt in seinen Eigenschaften dem Barium und kristallisiert
 wie dieses kubisch-raumzentriert
                         4 Nichtmetalle
                   4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Beryllium

- aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen
- Beryllium gehört zu den selteneren Metallen und kommt vor im:
       + Beryll Be3Al2O[Si6O18]




                         Brasilien
                          4 Nichtmetalle
                   4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Beryllium

- aufgrund der Reaktionsfähigkeit kein elementares Vorkommen
- Beryllium gehört zu den selteneren Metallen und kommt vor im:
       + Beryll Be3Al2O[Si6O18]
       + Aquamarin (eisenhaltig)
       + Euklas BeAl[SiO4]OH
       + Phenakit Be2[SiO4]
       + Chrysoberyll (Olivinstruktur)
       + Alexandrit (Olivinstruktur)
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Magnesium

- Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen:
      + Dolomit CaMg(CO3)2
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Magnesium

- Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen:
      + Dolomit CaMg(CO3)2
      + Magnesit MgCO3
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Magnesium

- Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen:
      + Dolomit CaMg(CO3)2
      + Magnesit MgCO3
      + Olivin (Mg,Fe)2[SiO4]
      + Enstatit Mg[SiO3]
      + Talk Mg3[Si4O10](OH)2
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Magnesium

- Magnesium gehört wie Calcium zu den 10 häufigsten Elementen:
      + Dolomit CaMg(CO3)2
      + Magnesit MgCO3
      + Olivin (Mg,Fe)2[SiO4]
      + Enstatit Mg[SiO3]
      + Talk Mg3[Si4O10](OH)2
      + Serpentin Mg3[Si2O5](OH)4
      + Carnallit KCl ·MgCl2 ·6 H2O
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Calcium

- Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor:
      + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Calcium

- Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor:
      + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
      + Calciumcarbonat (CaCO3,
        Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7)
                        4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Calcium

- Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor:
      + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
      + Calciumcarbonat (CaCO3,
        Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7)
      + Gips CaSO4 ·2 H2O
                         4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Calcium

- Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor:
      + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
      + Calciumcarbonat (CaCO3,
        Marmor, Kreide, Kalkstein
        s. VL7)
      + Gips CaSO4 ·2 H2O
      + Anhydrit CaSO4
                         4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Calcium

- Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor:
      + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
      + Calciumcarbonat (CaCO3,
        Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7)
      + Gips CaSO4 ·2 H2O
      + Anhydrit CaSO4
      + Apatit Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
                         4 Nichtmetalle
                  4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Calcium

- Calciumverbindungen kommen als gesteinsbildende Mineralien vor:
      + Feldspat Ca[Al2Si2O8]
      + Calciumcarbonat (CaCO3,
        Marmor, Kreide, Kalkstein s. VL7)
      + Gips CaSO4 ·2 H2O
      + Anhydrit CaSO4
      + Apatit Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
      + Flußspat (Fluorit) CaF2
                          4 Nichtmetalle
                   4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Strontium

- Strontiummineralien sind:
       + Strontianit SrCO3
       + Cölestin SrSO4




                  Bristol, GB
                           4 Nichtmetalle
                   4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Vorkommen - Barium

- Bariummineralien sind:
       + Witherit BaCO3
       + Schwerspat BaSO4
                           4 Nichtmetalle
                   4.9 Elemente der 2. Hauptgruppe

Die Elemente

- Bariummineralien sind:
       + Witherit BaCO3
       + Schwerspat BaSO4

								
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