1 – Valenzstrichformeln werden für die Beschreibung der ...

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➊ Valenzstrichformeln werden für die Beschreibung der Bindungsverhältnisse in
Hauptgruppenelement-Verbindungen herangezogen.
(a) Welche Überlegungen führen zu einer ”
richtigen“ Valenzstrichformel? Zeigen
Sie dies an den Beispielen NO − 3 , HOCl, ClO 2F und I 2 Cl 6 .
(b) Die korrekte Formulierung von Valenzstrichformeln ist aktuell in der Diskussion.
Welche der Moleküle/Molekülanionen aus (a) sind betroffen? Warum?
(c) Geben Sie für Sulfit und SF 6 die beiden alternativen Valenzstrichformeln
an und erläutern Sie die Argumente, die für die ”
alte“ und die ”
neue“
Schreibweise sprechen.
(d) Beschreiben Sie die umfassende Erklärung der chemischen Bindung mit dem
MO-Ansatz am Beispiel von SF 6 . Nennen Sie die Aspekte der chemischen
Bindung, die mit den Valenzstrichformeln jeweils erfasst werden. (18 P.)
➋ Natronlauge, Soda und elementares Natrium sind die wichtigsten Natriumhaltigen
technischen Produkte.
(a) Beschreiben Sie (mit Reaktionsgleichungen und Skizzen der Apparate) die
technische Herstellung dieser drei Grundstoffe.
(b) Nennen Sie deren wichtigste Einsatzbereiche.
(c) Was versteht man in der analytischen Chemie unter einem Soda-Auszug“?
”
Geben Sie zwei verschiedene charakteristische Reaktionsgleichungen für die
ablaufenden Prozesse an.
(17 P.)
➌ Nennen Sie je eine Bor-Wasserstoff-Verbindung mit vier, fünf und sechs Bor-
Atomen. Beschreiben Sie die Synthese und das chemische Verhalten. Zeichnen
Sie die Strukturformeln und geben Sie die Systematik der Summenformeln und
räumlichen Strukturen an.
(15 P.)
➍ Mit den folgenden Personen sind Konzepte/Regeln der (anorganischen) Chemie
verbunden. Diskutieren Sie diese und nennen Sie je ein Beispiel zur Veranschaulichung.
(a) Johannes Nicolaus Brønsted (1879-1947): Säure-Base-Konzept
(b) Edward Teller (1908-2003): (Jahn)-Teller-Effekt
(c) Kenneth Wade ( ∗ 1932): Wade-Regeln
(d) Eduard Zintl (1898-1941): Zintl-Konzept
(e) Ronald J. Gillespie ( ∗ 1924): Gillespie-(Nyholm)-Konzept
(f) Linus Pauling (1901-1994): Pauling-Regeln
(18 P.)
➎ Nickel ist trotz seiner Toxizität bis heute ein technisch wichtiges 3d-Metall.
(a) Metallisches Nickel kristallisiert in der kubisch-dichtesten Kugelpackung.
Skizzieren Sie diese Struktur.
(b) Der (200)-Reflex im Pulverdiffraktogramm von Nickel liegt bei 2Θ=53 o .
Zeichnen Sie in die Abbildung (b) die zugehörige Netzebenenschar ein. Geben
Sie die Gleichungen an, mit deren Hilfe Sie aus der Reflexlage die Dichte
von Nickel berechnen können. Welche weiteren Angaben sind erforderlich?

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(c) Beschreiben Sie eine Möglichkeit zur quantitativen Bestimmung von Nickel
(Vorgehensweise, Reaktionsgleichungen).
(d) Beschreiben Sie (mit Reaktionsgleichungen) die Funktionsweise eines Nickel-
Cadmium-Akkus.
(e) Nickel bildet tetraedrische, oktaedrische und quadratisch-planare Komplexe.
Nennen Sie je ein Beispiel und begründen Sie die Koordinationszahl und
-geometrie.
(18 P.)
➏ Die Pentel-Pentafluoride bilden eine recht vielfältige Verbindungsklasse.
(a) Beschreiben Sie die Unterschiede der Pentafluoride von Phosphor und Antimon
bzgl. Struktur, physikalischer und chemischer Eigenschaften.
(b) PF 5 zeigt trotz seiner Struktur im 19 F-NMR-Spektrum nur ein Signal. Erklären
Sie diese Beobachtung.
(c) Erläutern Sie die praktische Bedeutung von SbF 5 bei Laborsynthesen und
geben Sie ein typisches Beispiel (mit Reaktionsgleichungen) an. (14 P.)
➐ Der Begriff des pH-Wertes spielt eine zentrale Rolle in der Chemie.
(a) Beschreiben Sie durch Angabe von schematischen ”
Titrationskurven“ den
prinzipiellen Verlauf der Kurven der pH-Änderungen bei der Umsetzung
wäßriger Lösungen der Säuren HCl bzw. CH 3 COOH mit den Basen NaOH
bzw. NH 3 .
(b) Nennen Sie drei unterschiedliche Verfahren zur Bestimmung des pH-Wertes.
(c) Beschreiben Sie die Funktion eines Puffersystems und nennen Sie zwei
natürliche Beispiele für Puffersysteme.
(d) Was versteht man unter ”
Supersäuren“? Welche besonderen Eigenschaften
und Reaktionen zeigen sie?
(e) Was versteht man unter Heteropolysäuren“? Welche Vorteile haben sie
”
gegenüber Mineralsäuren?
(16 P.)
➑ Kohlenstoff ist bereits als Element sehr vielfältig.
(a) Benennen Sie in dem gezeigten Phasendiagramm
die Bereiche der im jeweiligen
p/T-Bereich stabilen Modifikationen.
Druck [kbar]
500
400
300
200
(a)
(b)
100
(c)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
T [°C]
(b) Beschreiben Sie die Strukturen und die Bindungssituation dieser Allotrope.
(c) Welche Eigenschaften und Anwendungsbereiche folgen aus diesen Strukturen?
(d) Fullerene, Nanoröhrchen und Graphen sind metastabile Formen von Kohlenstoff.
Beschreiben Sie auch hier jeweils die Struktur und nennen Sie die
Eigenschaften und mögliche Anwendungen.
(16 P.)
(d)

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➒ Das Übergangsmetall Cobalt und seine Verbindungen zeigen viele interessante,
für 3d-Übergangmetalle charakteristische Eigenschaften.
(a) Das Element selber ist ferromagnetisch, Co 3 O 4 ferrimagnetisch und CoO
antiferromagnetisch. Begründen Sie diese magnetischen Ordnungen aus den
jeweiligen Strukturen. Welche Mechanismen der magnetischen Wechselwirkung
liegen vor?
(b) Cobaltblau, Smalte (Co-Glas) und Rinmans-Grün sind Co-haltige Pigmente.
Formulieren Sie die Gleichungen zu ihrer Herstellung. Erläutern Sie die
Farbigkeit dieser Pigmente.
(c) Co-Acetylacetonat (Co(acac) 3 ) und Co-Carbonyl sind typische neutrale Komplexe
des Elements.
i. Begründen Sie Zusammensetzung und Stabilität dieser Komplexe mit
den Konzepten zur Bindungstheorie von Koordinationsverbindungen.
ii. Formulieren Sie die Gleichung zur Synthese von Co(acac) 3 aus Co-
Carbonat, Acetylaceton und Wasserstoffperoxid. (18 P.)